多维空间:数学家证实四维空间真的存在,我们进去会变成什么样?
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地球是一颗美丽的蓝色星球,在地球上生活着很多生物,有海洋生物、有陆地生物、有两栖生物和微生物等等,人类是地球上最有智慧的生命,从人类诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,经过几千年的科技发展,现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度很快,根据科学家的研究我们能够知道,我们所在的世界是一个三维世界,三维世界就是指三维组成的世界。
三维是指在平面二维系中又加入了一个方向向量构成的空间系。
三维既是坐标轴的三个轴,即x轴、y轴、z轴,其中x表示左右空间,y表示上下空间,z表示前后空间,这样就形成了人的视觉立体感。
物理上的三维一般指长、宽、高。
而第四维是爱因斯坦提出的时间维度。
三维是由和一维二维组成的,二维即只存在两个方向的交错,将一个二维和一个一维叠合在一起就得到了三维。
三维具有立体性,但我们俗语常说的前后,左右,上下都只是相对于观察的视点来说。
没有绝对的前后,左右,上下。
可能很多爱好天文的朋友们看过一部科幻小说《三体》,在三体中也有对四维空间的描述:在四维空间中,没有任何封闭的物体存在,任何物体都没有任何的遮挡,所有事物都完全暴露在外面,这种场景对于视觉的冲击是显而易见的,说实话,我们很难理解这样的场景,任何宣称自己理解那样的四维空间的人其实不可能完全理解,原因就一点:因为我们生活在三维空间,正如二维空间的生命不可能理解我们三维空间一样。
四维空间代表我们通常所认知的三维物理空间,再加上时间是一个维度。
在四维空间中,我们需要使用四个独立的参数(x、y、z、t)来描述一个点的位置,其中t可以代表时间,也能够代表四维空间的第四维,这样的描述方式可以用笛卡尔坐标系来表示,构成了一个四维的坐标系统,在四维空间中,一些几何定理与三维空间不同,四维空间是由爱因斯坦在相对论理论中提出的概念,他认为物体在空间中的运动不仅受到空间位置的影响,还受到时间的影响,因此需要引入时间维度来描述物体的运动规律,四维空间在物理学、几何学、计算机图形学等领域都有广泛的应用,它可以用来描述物体在空间中的轨迹、光线在空间中的传播过程、曲面的形态变化等,在计算机图形中,使用四维空间可以实现更加丰富多彩的图形效果,如翘曲效果、流体模拟等,在几何学中,四维空间也经常被用来研究球面映射、转动等问题。
在四维空间中,从一个地方到达另一个地方会有更多的选择,更直白的说,和三维空间相比,会有更多的的选择,比如说一个人在四维空间里行走,可以突然在某地消失,然后瞬间出现在另一个地方,在四维空间里,可以轻松地将三维空间折叠,实现瞬间移动,就像三维空间可以折叠一张二维的纸,让纸上的两个点重合一样,在四维空间中,还有一种叫做超立方体的描述,超立方体的每一个面,都相当于三维空间,用数学概念理解就是:点成线、线成面,面成体,而体成超立方体,对于目前我们看到的超立方体,只是一个投影,失真很多,所以我们看不懂。
在四维空间中,还有一种特殊的瓶子,叫做克莱因瓶,克莱因瓶是德国几何学大家菲利克斯.克莱因发现的,一个嵌套自身的连续拓扑空间,它的表面没有边,不会终结,也没有内外之分,我们能够制造出这样的容器,也似乎看上不难理解,但是在我们三维空间中,无论如何都无法制造出来,它只是一个不可定向的克莱因拓扑空间在三维中投影而已,也就是说我们制造的只是它在三维空间中的表现形式,而它真正的表现在三维中是无法描述出来的,就像一个球体穿过一个二维平面,在上面投影只有不断变大小的圆面而已,根本不可能看到一个球体,克莱因瓶也是一样的,它是一个四维超空间拓扑体,没有更高维度的支持,我们对克莱因瓶永远只能够停留在想象阶段。
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