Ⅰ 一維,二維,三維,四維空間怎麼區分
一、從四者的定義區分:
1、一維空間的定義:一維空間是指只由一條線內的點所組成的空間,它只有長度,沒有寬度和高度,只能向兩邊無限延展。
2、二維空間的定義:二維空間是指僅由長度和寬度(在幾何學中為X軸和Y軸)兩個要素所組成的平面空間,只向所在平面延伸擴展。
3、三維空間的定義:三維空間,日常生活中可指由長、寬、高三個維度所構成的空間。
4、四維空間的定義:四維空間指的是標准歐幾里得空間,可以拓展到n維。
二、從四者的屬性區分:
1、一維空間的屬性:只有長度,沒有寬度和高度。
2、二維空間的屬性:既有長度又有寬度。
3、三維空間的屬性:有長度、寬度和高度。
4、四維空間的屬性:三個空間維度和一個時間維度。
三、從四者的適用范圍區分:
1、一維空間的適用范圍:空間物理、高等數學。
2、二維空間的適用范圍:數學、計算機。
3、三維空間的適用范圍:數學、物理。
4、四維空間的適用范圍:量子、宇宙學。
Ⅱ 5維空間會是什麼樣的
0維
○維:沒有長寬高,單純的一個點,如奇點。
一維
一維空間只有長度
二維
二維空間平面世界,只有長寬和寬度
三維
三維空間長寬高 立體世界我們肉眼親身感覺到看到的世界 三維空間是點的位置由三個坐標決定的空間。客觀存在的現實空間就是三維空間,具有長、寬、高三種度量。數學、物理等學科中引進的多維空間概念,是在三維空間基礎上所作的科學抽象。
四維
四維空間一個時空的概念 日常生活所提及的「四維空間」,大多數都是指阿爾伯特·愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的「四維時空」概念。我們的宇宙是由時間和空間構成。時空的關系,是在空間的架構上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又加了一條時間軸,而這條時間的軸是一條虛數值的軸。根據阿爾伯特·愛因斯坦相對論所說:我們生活中所面對的三維空間加上時間構成所謂四維空間。
五維
從我們這個宇宙大爆炸開始到某個可能的結果,這段時間上的持續叫四維,而在這個四維時間線上任何一點都有無限種發展趨勢。這樣從四維上的某一點分出無限多的時間線,構成了五維空間。
六維
五維空間上兩條時間線如同二維空間(如報紙上的兩個對角點)不能直接到達,而把報紙對折就可以直接到達報紙上的對角點。在六維空間中正如把二維空間彎曲一樣,五維空間也可以彎曲,產生了六維空間,在六維空間中可以直接到達五維時間線上的任意一點。
七維
七維空間包括了從宇宙大爆炸開始到宇宙結束,所有空間維,所有時間維上的所有可能性,以及在任意兩點直接到達的可行性。五維空間是某一點產生無限個發展趨勢,七維是所有點即無限點上產生無限個時間線。
八維
在七維空間上已經描繪了我們這個宇宙中從始到終,所有空間維,所有時間維,八維是什麼呢?對了,還有一個可供操作的點,那就是大爆炸這個點,八維空間中包括了從大爆炸處產生的無限多個宇宙,這些宇宙中有不同的物理定律,不同的引力常數,或許有沒有萬有引力也說不定,不同的光速。
九維
九維空間則是八維空間的彎曲,在八維空間中,不到直接在各個宇宙中到達不同的兩點,而九維空間中則可以在八維空間中的兩點間直接到達。
十維
根據超弦理論,最小粒子不是實體的物質,而是由不同振動頻率的超弦形成的物質,不同的頻率產生了不同 外在表現。在十維空間中,物質已經沒有差別,或是已經沒有物質。只存在不同振動頻率的弦。在十維空間中一切皆有可能。
Ⅲ 星際穿越裡面的五維空間,五維空間裡面的生物是什麼樣子的呢
一維實際是指的是一條線,在理解上即為左-右一個方向。也可理解為點動成線,指沒有面積與體積的物體。 一維空間中的物體,只有長度,沒有寬度和高度。打一個比方,我們要把一個一維的物體(實際上就是一條線段)關起來,只需要在它的兩端各加一個點就可以了。 二維即上下、左右兩個方向,不存在前後。在一張紙上的內容就是二維。即只有面積,沒有厚度的物體。 三維是指在平面二維系中又加入了一個方向想量構成的空間系。所謂三維,按大眾理論來講,只是人為規定的互相垂直的三個方向,用這個三維坐標,看起來可以把整個世界任意一點的位置確定下來。原來,三維是為了確定位置。三維既是坐標軸的三個軸,即x軸、y軸、z軸,其中x表示左右空間,y表示上下空間,z表示前後空間,這樣就形成了人的視覺立體感,三維動畫就是由三維製作軟體製作出來的立體動畫,實現再發展的趨勢。所謂的三維空間是指我們所處的空間,可以理解為有前後--上下--左右 如果把時間當作一種物質存在的話,再加上時間就是四維空間了。但是不能理解為 你可以在時間里任意往來 回到過去 只是應該理解為"剛才"和"現在"是不同的物質存在 可是你不可能回到'剛才"和"過去" 。物理學中的四維,第四維。四維空間。即,時間。 有人認為時間也是一種空間,在某種條件或情況下可以被逆轉,可以被穿越。 四維就是在三維的空間里能夠從一個地方瞬間移動到另一個地方,不容受到時間的束縛,因而可以使時間放慢或加快腳步,我是從一段對二維看三維的資料中推理出來的: 對四維空間,一般人可能只是認為在長、寬、高的軸上,再加上一根時間軸,但對於其具體情況,大部分的人仍知之甚少。 然而,這種說法是一擊即破的。為什麼? 我們可以從二維來考慮。一個二維生物(如果有的話),他們考慮所謂的三維空間絕對和我們的三維空間不同——他們會把時間作為第三維,因為他們無法感受這一維的存在。同樣,我們現在也走進了這個誤區,把時間算做第三維。可能四維生物看到我們在宣揚這種思想時,也在為我們嘆息。那麼時間算不算一維?在我看來,時間應該是一維,即在多維生物本身的維度之外再加一維,構成新的N+1維空間,而且這樣也有助於幫我們解決一些問題,也可以使我們對比三維維度更高的空間加深認識。 四維空間概念:四維空間是一個時空的概念。簡單來說,任何具有四維的空間都可以被稱為「四維空間」。不過,日常生活所提及的「四維空間」,大多數都是指愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的「四維時空」概念。根據愛因斯坦的概念,我們的宇宙是由時間和空間構成。時空的關系,是在空間的架構上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又加了一條時間軸,而這條時間的軸是一條虛數值的軸。 根據愛因斯坦相對論所說:我們生活中所面對的三維空間加上時間構成所謂四維空間。由於我們在地球上所感覺到的時間很慢,所以不會明顯的感覺到四維空間的存在,但一旦登上宇宙飛船或到達宇宙之中,使本身所在參照系的速度開始變快或開始接近光速時,我們能對比的找到時間的變化。如果你在時速接近光速的飛船里航行,你的生命會比在地球上的人要長很多。這里有一種勢場所在,物質的能量會隨著速度的改變而改變。所以時間的變化及對比是以物質的速度為參照系的。這就是時間為什麼是四維空間的要素之一。 在狹義相對論中,時間與空間構成了一個不可分割的整體——四維時空,能量與動量也構成了一個不可分割的整體——四維動量。這說明自然界一些看似毫不相乾的量之間可能存在深刻的聯系。在今後論及廣義相對論時我們還會看到,時空與能量動量四矢之間也存在著深刻的聯系。五維本人不了解。。。
Ⅳ 什麼叫第五維空間
五維空間,five-dimensional space,空間是一個集合,最基本的元素是點,點的集合是線面體,線面體運動產生了三維體,三維體的運動產生了時間,以此類推。簡單的說五維就是由於四維運動產生,假設四維空間可以對折,那麼對折後的那部分所謂的無,就會由於四維的運動而給填補。
傳統物理學的空間概念,就是立體三維空間。愛因斯坦相對論認為,空間和時間可以相互轉化,時間是空間的另一種方式,因而傳統的三維空間加上一維時間,成了四維空間。四維空間還應加上層次一維,任何真正的系統都是五維空間。
這五維空間的任何一維都可以和其他四維相互轉化。作為事物本質的反映的人的意識空間或心理空間,本質上就屬於這五度空間中的第五維空間——層次空間,而且是高層次的層次空間。它同物質世界的相互轉化,是五維空間相互轉化的具體表現。
(4)五維空間立體圖片動態圖擴展閱讀:
在哈佛大學的一間實驗室里,一位女教授正在做一個核裂變的實驗。突然,她發現一個微粒竟然離奇地消失得無影無蹤。它會跑到哪兒去?女教授大膽提出一個新的設想:我們的世界中存在一個人類所看不到的第五維空間。
藍道爾將這個「我們看不到的空間」稱為「第五維空間」。如果藍道爾所說的第五維空間存在,那麼為什麼我們會看不到它?藍道爾教授解釋說:「這個額外存在的維度非常微小,如果某些事物足夠的小,你就不能夠感受到它的存在。」
Ⅳ 4維空間和11維 模世界是什麼樣子的誰畫出來霍金說我們生活在一張模上什麼意思
一維是指一條有原點的直線,如數軸之類,意思是定下原點後,就可以用一個數字表示位置
二維是指一個平面,需要用垂直相交的軸來定位,通過兩個數字表示位置
三維類推就是三個數字啦,就好像立體空間
四維通常指的是在三維立體空間上加上時間軸,用某時間點上的三維數字標志位置狀態,我們應該是在四維空間中的
五維就是動態的空間叫「速度」
六維是因動產生摩擦而生「溫度」
七維是因溫度產生熱至爆炸而生「電」 http://ke..com/view/1504573.htm?fr=ala0_1
科學家們認為,三維空間模型已經是非現實的,現在宇宙學家將時間看作第四維,而第五維指的是能量無界限。根據科學家的假設,宇宙是平坦的,而這就有可能作時光旅行。
我們可以從二維來考慮。一個二維生物(如果有的話),他們考慮所謂的三維空間絕對和我們所認識的三維空間不同——它們會把時間作為第三維,因為他們無法感受這一維的存在。同樣,我們現在也走進了這個誤區,把時間算做第四維。可能四維生物看到我們在宣揚這種思想時,也在為我們嘆息。那麼時間算不算一維?在我看來,時間應該算是一維,即在多維生物本身的維度之外再加一維,構成新的N+1維空間,而且這樣也有助於幫我們解決一些問題,也可以使我們對比三維維度更高的空間加深認識。
有一個更新的構想,即所有的維度都是由時間構成,沒有時間,就沒有空間,包括最基本的一維空間。這應該好理解,因為沒有時間,空間本身的存在就沒有任何意義,因為時空本身就是不能分割的整體。那麼,為什麼一種時間可以形成不同的維度空間?這里,我們可以把時間看成是一種可以分解的常量。時間可以分解,這一句話理解起來可能有點困難。但是,只要想通了道理也是很簡單的。要明白這個道理,首先必須了解兩點。第一是時空的不可分性,這一點估計大家都明白,離開了空間談時間,或者離開了時間談空間,都是毫無意義的。第二點是時間的多樣性,這一點了解起來可能有一點麻煩。在日常生活中,我們接觸到的都是時間的合成體,也就是各個分時間有機結合形成的一個總的時間體系。可能你們會覺得我是在狡辯,其實不是。只要你們換一個角度去想,一個結果,可能是幾個不同的原因形成的。就拿運動來說,我們觀察到的一般都是幾個不同運動產生的一種運動的結合體,即合運動。關於時間,我們也可以這樣去想。我們看到的時間結合體,可以是由物體運動的時間,歷史時間(即經歷時間)和其他的一些時間構成。而運動時間,我們又可以看成由上下運動的時間,左右運動的時間和前後運動的時間。當然,劃分方法是多樣的,這就構成了時間的多樣性,至於如何去劃分,這就要由不同的情況而定。一部分時間對應一段空間。在這個不完整的空間里,時間起到了決定性的作用。
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四維空間概念
四維空間是一個時空的概念。簡單來說,任何具有四維的空間都可以被稱為「四維空間」。不過,日常生活所提及的「四維空間」,大多數都是指愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的「四維時空」概念。根據愛因斯坦的概念,我們的宇宙是由時間和空間構成。時空的關系,是在空間的架構上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又多了一條時間軸,而這條時間的軸是一條虛數值的軸。
根據愛因斯坦相對論所說:我們生活中所面對的三維空間加上時間構成所謂四維空間。由於我們在地球上所感覺到的時間很慢,所以不會明顯的感覺到四維空間的存在,但一旦登上宇宙飛船或到達宇宙之中,使本身所在參照系的速度開始變快或開始接近光速時,我們能對比的找到時間的變化。如果你在時速接近光速的飛船里航行,你的生命會比在地球上的人要長很多。這里有一種勢場所在,物質的能量會隨著速度的改變而改變。所以時間的變化及對比是以物質的速度為參照系的。這就是時間為什麼是四維空間的要素之一的原因。
我們之所以是三維生物,是以為這個維度的空間里只存在三維的時間。時間的不完整決定了空間的不完整。我們不能認識其他維度的空間,是因為我們不具備在那個空間裡面運動的時間。時間的多樣性決定的空間的多樣性。同時,因為時間的不同分解方式,註定了我們的三維空間也是相對的,它可以被命名為一維,二維,甚至是任意維——完全取決於不同的分解方式。時間是決定維度的關鍵,同時,它也是決定低維物體高維存在方式的關鍵。
讓我們看看科學上的說法:低維是空間上的缺陷,它們不具備在高維世界內運動的空間。關於這一點,有一個疑問,那就是我們怎麼可以發現這個缺陷。我們認為的低維不存在某一個空間長度,是因為我們無法確定它有那一個長度,也就是我們現在用最好的設備也無法觀察到那一個長度差。那麼,將來呢?我們現在無法認證,可能將來會有人證明那個低維物體確實屬於高維。因此,低維與高維並不存在所謂的空間差。那麼,我們如何區別高維與低維?很簡單,用時間。用時間去解釋任何一個維度空間,我們也可以認為,低維之所以比高維低級,是因為它們存在時間上的缺陷,它們無法在時間范疇內感受高維的存在。所以,我們要去了解低維或者高維,先要知道它們存在的時間范圍。高維與低維之間可以實現轉化,道理是很簡單的,只要加入或者去掉一個時間單位就可以了。然而說起來很容易,做起來卻很復雜,我們對時間的概念都是如此模糊,要想在空間范圍類實現時間的轉化就更困難。
對四維空間,一般人可能只是認為在長、寬、高的軸上,再加上一根時間軸,但對於其具體情況,大部分的人仍知之甚少。有一位專家曾打過一個比方:讓我們先假設一些生活在二維空間的扁片人,他們只有平面概念。假如要將一個二維扁片人關起來,只消用線在他四周畫一個圈即可,這樣一來,在二維空間的范圍內,他無論如何也走不出這個圈。現在我們這些生活在三維空間的人對其進行「干涉」。我們只需從第三個方向(即從表示高度的那跟軸的方向),將二維人從圈中取出,再放回二維空間的其他地方即可。對我們這些三維人而言,四維空間的情況就與上述解釋十分類似。如果我們能克服四維空間,那麼,在瞬間跨越三維空間的距離也不是不可能。
從零維空間到四維空間
——淺談幾何中的純概念研究
(馬利進 隴東學院數學系 甘肅慶陽 745000)
【摘要】
幾何不一定是真實現象的描述,幾何空間和自然空間並不能完全等同看待,純概念的研究幾何的發展是數學界的一個里程碑。從零維空間到三維空間,尤其是從三維空間到四維空間的發展更是幾何學的的一次革命。
【關鍵詞】
零維;一維;二維;三維;四維;n維;幾何元素;點;直線;平面。
【正文】
n維空間概念,在18世紀隨著分析力學的發展而有所前進。在達朗貝爾.歐拉和拉格朗日的著作中無關緊要的出現第四維的概念,達朗貝爾在《網路全書》關於維數的條目中提議把時間想像為第四維。在19世紀高於三維的幾何學還是被拒絕的。麥比烏斯(karl august mobius 1790-1868)在其《重心的計算》中指出,在三維空間中兩個互為鏡像的圖形是不能重疊的,而在四維空間中卻能疊合起來。但後來他又說:這樣的四維空間難於想像,所以疊合是不可能的。這種情況的出現是由於人們把幾何空間與自然空間完全等同看待的結果。以至直到1860年,庫摩爾(ernst eard kummer 1810-1893)還嘲弄四維幾何學。但是,隨著數學家逐漸引進一些沒有或很少有直接物理意義的概念,例如虛數,數學家們才學會了擺脫「數學是真實現象的描述」的觀念,逐漸走上純觀念的研究方式。虛數曾今是很令人費解的,因為它在自然界中沒有實在性。把虛數作為直線上的一個定向距離,把復數當作平面上的一個點或向量,這種解釋為後來的四元素,非歐幾里得幾何學,幾何學中的復元素,n維幾何學以及各種稀奇古怪的函數,超限數等的引進開了先河,擺脫直接為物理學服務這一觀念迎來了n維幾何學。
1844年格拉斯曼在四元數的啟發下,作了更大的推廣,發表《線性擴張》,1862年又將其修訂為《擴張論》。他第一次涉及一般的n維幾何的概念,他在1848年的一篇文章中說:
我的擴張的演算建立了空間理論的抽象基礎,即它脫離了一切空間的直觀,成為一個純粹的數學的科學,只是在對(物理)空間作特殊應用時才構成幾何學。
然而擴張演算中的定理並不單單是把幾何結果翻譯成抽象的語言,它們有非常一般的重要性,因為普通幾何受(物理)空間的限制。格拉斯曼強調,幾何學可以物理應用發展純智力的研究。幾何學從此開始割斷了與物理學的聯系而獨自向前發展。
經過眾多的學者的研究,遂於1850年以後,n維幾何學逐漸被數學界接受。
以上是n維幾何發展的曲折歷程,以下是n維幾何發展的一些具體過程。
首先,我們將點看作零維空間,直線看作一維空間,平面看作二維空間,並觀察以下公設:
屬於一條直線的兩個點確定這條直線。 1.1
屬於一條直線的兩個平面確定這一條直線。(比較這個公設和公設1.1)。 1.2
屬於同一個點的兩條直線也屬於同一個平面。(公設1.2的推論) 1.3
屬於同一個平面的兩條直線,也屬於同一個點。 1.4
可以推斷出:
1. 具有相同維數的兩個空間,在某些條件下,確定另一個高一維的空間。例如:兩個點(我們將它們看作兩個零維空間)確定一條直線(一維空間)。屬於同一個點(規定的條件)的兩條直線(兩個一維空間)也屬於同一個平面(二維空間)。
2. 具有相同維數的兩個空間,在某些條件下,也可以確定一個低一維的空間。例如:兩個平面(兩個二維空間)確定一條屬於它們的直線(一維空間)。屬於同一平面(限定的條件)的兩條直線(兩個一維空間)確定一個點(零維空間)。
3. 結論2沒有包括這一事實,即兩個平面可以確定一個高一維的空間。它只假定它們確定一條直線,這是比平面低一維的空間。這就留下了一個把我們的思想引申到高維空間的缺口。這個缺口的消除可在推論1.3「屬於同一個點的兩條直線也屬於同一個平面」中,用幾何元素直線、平面和三維空間依次的代替幾何元素點、直線和平面來達到。
下面的推論是替換的結果。屬於同一條直線的兩個平面也屬於同一個三維空間。
有了這個新的推論,我們就把與其他幾何元素直接對應的幾何元素——三維空間也包括了。
下一步是把對偶原理應用於這一推理,並從這些新引申的推論中得到一些固有的結論。在對偶原理將通過幾何元素——平面和空間的位置交換而被應用。這時我們得到下述推論:
屬於同一條直線的兩個三維空間也屬於同一個平面。 1.5
從推論1.5我們可以得到下述公設:
屬於一個平面的兩個共存的三維空間確定這一個平面。 1.6
在上述1.5和1.6的基礎上,可以提出下面的看法:
1. 四維空間的幾何條件是很明顯的,因為維數相同的兩個已知空間,只能共存於比它們高一維的空間里。例如:兩條不同的共存直線(一維)位於一個平面內(二維);兩個不同的共存平面(二維)(沿一直線共存)位於一個三維空間里;兩個不同的共存三維空間(沿一個平面共存)位於一個四維空間里。
2. 在幾何上被看作是不屬於同一直線而相交於一點的兩個平面,屬於不同的各別的三維空間。
四維空間的概念也可以通過解析幾何的手段來研究。在那裡我們可以利用代數方程來表示幾何概念。為了利用這個手段進行觀察以導致對四維空間的理解,我們來研究三維空間體系中的三個幾何元素——點、直線和平面的方程。利用笛卡爾系統表示,我們可以寫出:
點的方程:ax + b = 0 (坐標系:直線上的一個點)。
直線的方程:ax + by + c = 0 (坐標系:平面上的兩條正交直線)。
平面的方程:ax + by + cz + d = 0 (坐標系:三維空間的三個互相垂直的平面)。
從上面的研究我們可以看出:
所表示的每一個幾何元素(或空間)的方程中的變數數目,等於這個空間的維數加1。
坐標系中的幾何元素與被表示的幾何空間的幾何元素的維數相同。
在這個坐標系中,幾何元素的數目等於被表示的空間的維數加1。在坐標系中,幾何元素的這個數目是最低要求。
用來表示幾何元素的坐標系,位於比它所含有的幾何元素高一維的空間里。
根據上述觀察,我們可以寫出三維空間的下述方程。應當注意:這個方程有四個變數(x、y、z、u)。
ax + by + cz + + e = 0
現在我們可以斷定:
1. 這個坐標系的幾何元素有三維,即它們是三維空間。
2. 在這個坐標系中有四個三維空間。
3. 這個坐標系位於一個四維空間里。
我們對於四維空間乃至更高空間的研究,不是通過實驗總結的方式,在現實中我們很難發現並推導出它們的一般規律,對於這些問題,我們可以採取一種新的研究方式。即:純概念的研究。通過這種方式,我們可以容易的推導出這些很重要但在現實中不易想像的新內容。
【參考文獻】
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[美]保羅.貝納塞拉夫, [美]希拉里.普特南(編)
商務印書館
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【時空為何是四維的】
正宗的維數研究方法通常離不開人存在原理。譬如講,如果空間是兩維的,則兩維動物則不能正常消化。如果空間是四維以上,則世界就會精彩得多。如果我們是四維空間的動物,則彭加萊關於三維球的猜想則不應該是世紀難題。可惜多餘三維的空間使萬有引力和靜電力隨距離的變化比三維中更劇烈,使得小至原子核的電子,大至太陽系中的行星給到不再穩定,很快就以旋渦的方式向遠處飛離或者撞到中心上。
許多人不能接受人存在原理,認為他和科學傳統相違背。科學的方法是從第一原理出發,把萬物甚至觀察者全推出來。人存在原理卻是從觀察者存在的條件把宇宙推出來,他們正好處與相反的兩極。
霍金認為宇宙的邊界條件是他沒有邊界。用卡魯查-克萊因模型論述,時空本是高維的,而我們之所以感到它是四維的,那是因為額外維都被捲去到我們無法觀察到的小尺寸去,比如普朗克尺度。正如一根頭發的表面雖然是二維的,但是粗看之下,只剩下頭發長度那一維一樣。人們稱感覺到的空間為外空間,覺察不到的為內空間。時間是外空間中的一維。
在用量子宇宙學研究時空維數的濟起源時,必須避免人為的調節卡魯查-克萊因的總維數,以得到需要的外空間維數。因為人為的調節會陷入邏輯循環,這種做法是你想得到多少維的空間都能如願。因此,可用的卡魯查-克萊因模型其總維數必須是由第一原理推出的。十一維的超引力模型便由第一原理推出的。自然界也許存在一種所謂的超對稱。
1980年弗隆德和魯賓發現了一個十一維超引力的非常美麗的宇宙模型,期內空間是七維球,外空間是四維球。但在經典的框架中,人們無法證明不存在具有其他維數的外時空的解。
在量子宇宙學中,瞬子是宇宙創世的籽。瞬子是愛因斯塔方程和其他場方程的解,其中時間和空間坐標不能區分。十一維超引力的創生宇宙的瞬子必須是四維球和七維球空間兩個因子空間的乘積。時間若包圍在四維中,四維時空隨後便展開演化成我們生活中的並感覺到四維的宏觀宇宙,否則外時空便是七維的。
在帶電荷的黑洞創生場景中,宇宙波函數要使用正確的表象,才能算出創生的概率。因為規則瞬子是非常稀罕的,所以研究一般黑洞的創生,必須引進約束引力的概念。找到正確表象不僅對於帶電荷而且對於旋轉黑洞的波函數至關重要。
從同一瞬子出發,在選擇正確的表象後,時間在四維球中的創生概率遠遠大於時間在七維流形中的概率。因此,在量子宇宙學中證明了外時空必須是四維的。
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【物理世界的四維空間】
在數學上有各種多維空間,但目前為止,我們認識的物理世界只是四維,即三維空間加一維時間。現代微觀物理學提到的高維空間是另一層意思,只有數學意義。
四維時空是構成真實世界的最低維度,我們的世界恰好是四維,至於高維真實空間,至少現在我們還無法感知。我在一個帖子上說過一個例子,一把尺子在三維空間里(不含時間)轉動,其長度不變,但旋轉它時,它的各坐標值均發生了變化,且坐標之間是有聯系的。四維時空的意義就是時間是第四維坐標,它與空間坐標是有聯系的,也就是說時空是統一的,不可分割的整體,它們是一種「此消彼長」的關系。
四維時空不僅限於此,由質能關系知,質量和能量實際是一回事,質量(或能量)並不是獨立的,而是與運動狀態相關的,比如速度越大,質量越大。在四維時空里,質量(或能量)實際是四維動量的第四維分量,動量是描述物質運動的量,因此質量與運動狀態有關就是理所當然的了。在四維時空里,動量和能量實現了統一,稱為能量動量四矢。另外在四維時空里還定義了四維速度,四維加速度,四維力,電磁場方程組的四維形式等。值得一提的是,電磁場方程組的四維形式更加完美,完全統一了電和磁,電場和磁場用一個統一的電磁場張量來描述。四維時空的物理定律比三維定律要完美的多,這說明我們的世界的確是四維的。可以說至少它比牛頓力學要完美的多。至少由它的完美性,我們不能對它妄加懷疑。
在狹義相對論中,時間與空間構成了一個不可分割的整體——四維時空,能量與動量也構成了一個不可分割的整體——四維動量。這說明自然界一些看似毫不相乾的量之間可能存在深刻的聯系。在今後論及廣義相對論時我們還會看到,時空與能量動量四矢之間也存在著深刻的聯系。
【相關事件】 事件一:
1960年,在神秘的百慕大海域也發生一件怪事。 在眾多旁觀者面前,美國的戰斗機被雲吞噬,就此消失。
目擊者之一H.維克多回憶說:「當時我在金德雷空軍基地的人工衛星站工作。那天氣候良好,空中除了一朵雲之外,一片晴朗。
「五架戰斗機從事訓練飛行。包括我在內,很多基地人員都在觀賞天空的情況,五架戰斗機在離海岸800米的上空沖進一朵飄浮的白雲中,拚命伸長脖子望著天空,但是它始終未再出現。
「基地頓時騷動起來。控制塔的指揮自始至終都是目擊者,他也一樣沒有看到任何物體從雲中掉到海上,雷達屏幕上也顯示出本來的五架戰斗機的影子,突然間地消失了一架,立即引起官方注意,而派出搜索隊。
「搜索的范圍是基地的海岸到800公尺外的淺灘。 「找了又找,連一個戰斗機破片也沒有發現。那朵白雲吞噬了一架戰斗機,在不知不覺中消失了……」
事件二:
1968年6月1日又出現了一件古怪的事,那天,在南美洲阿根廷首都布宜諾斯艾利斯郊外,兩輛汽車正在高速公路上行駛。 一輛坐著律師畢特耳夫婦,另一輛載著他們的朋友——哥登夫婦,他們的目的地是150公里外的麥布市。 哥登夫婦一路領先,不久,汽車的暮色中到達麥布市郊,回頭往後一看,畢特耳夫婦的車子不見了,他們還以為律師車子發生了故障,進城後,他倆分頭打電話給沿途的村鎮,又派人沿高速公路搜索。
兩天過後,一無所獲,哥登夫婦只好報警。 就在同一天,哥登接到墨西哥打來的長途電話,說話人竟是畢特耳律師本人。原來他們遇到了一件不可思議的奇事:
當畢特耳夫婦的車子經過雪斯哥姆市後,車子前方突然白霧籠罩,不久,車身全被白霧包圍。畢特耳看錶,時間是午夜12點10分,就在這時,夫婦倆忽然昏迷過去。也不知經過多少時候,他們蘇醒過來,天色已經放亮,車子仍然在高速公路上行駛。 奇怪的是,路上的風光景色,以及行人的穿戴服飾,都和阿根延不同,停車一問,真叫人大吃一驚:原來他們已在墨西哥城了! 阿根延距離墨西哥最少也有6000公里,他們怎麼會把車子從阿根延開到墨西哥的呢?律師先生自己也說不出個頭緒來。
畢特耳夫婦趕快打電話給阿根延駐墨西哥的領事館,要求幫忙,這時,他們兩人的表針都停在12點10吩,而實際上,這天已是6月3日了。 像這種怪事,世界上已發現過多次,所以,引起了許多科學家的注意。
事件三
1934年,在美國菲拉狄爾菲亞港,有一艘滿載官兵的驅逐艦,正啟程遠海駛去。突然,一陣波濤襲來,還沒等司舵把穩方向,轉瞬間,這艘船卻神奇地在弗台尼亞洲東南部的諾福克海港出現了。
艦長、大副、領航、司舵和水手們個個睜大了眼睛,面面相覷,誰也不知道發生了什麼事情,艦長緊蹙雙眉的納悶著菲拉狄爾菲亞港和諾福克港之間距離500多公里,在短促的時間里,怎麼可能由一個港口航行到另一個港口:況且大副、領航、司舵又沒失職,層層控制著這艘船,又怎麼會發生這種不可思議的事情?真是莫名其妙!……
事件四
1956年5月10日,美國西部俄克拉荷馬州一個叫做奧塔斯的城市裡,八歲的小孩吉米正和小夥伴特姆、肯一起玩「捉強盜「的游戲。由吉米爬上附近一家人家的圍牆,抓住從圍牆下通過的肯。正玩在興頭上,吉米忽然大喊一聲:「肯,等一下!」就從圍牆上跳了下來,就在這一霎那間,吉米不見了人影,特姆和肯大吃一驚,急忙喊道:「喂!吉米!」「吉米!你藏到哪兒去啦?快出來!」
兩個孩子聲嘶力竭地呼喚著自己的夥伴,但是聽不到任何迴音,吉米仍然杳無蹤影。人們聽說吉米在兩個同伴眼前突然失蹤,頓時哄動起來。吉米的媽媽急忙和警察局報告,警方以為發生了誘拐兒童的案件,立即出動進行搜查,但是毫無結果。
一個月過去了,有一天,吉米的母親也出乎意料地失蹤了。當時由於沒有人在現場,不知道她失蹤時的情形。但是,連續發生兩起突然失蹤的事件使警方緊張起來,再次進行全面偵查,仍然一無所獲。吉米母子倆為什麼會去向不明,一直無人知曉。
【科學家的解釋】 科學家認為:地球和某種神秘世界之間,存在著一種不可捉摸的通道。通道的兩邊是兩個不同層次的世界。研究這種現象的人,把藏在通道另一側的神秘世界,稱作「四度空間」。
宇宙是無窮無盡的,在浩瀚無涯的宇宙中,還蘊藏著無數的秘密。科學家們對「四度空間」深入探索將會揭開這「神秘世界」之謎。所謂「四度空間」的奧秘,必定在不久的將來....
Ⅵ 什麼是三維空間那麼四維五維六維又都是什麼呢
客觀存在的現實空間就是三維空間,具有長、寬、高三種度量。數學、物理等學科中引進的多維空間的概念,是在三維空間的基礎上所做的科學抽象。也叫三度空間。在物理學中,牛頓則認為」三維「是指質量、長度、時間。
四維空間不同於三維空間,四維空間指的是標准歐幾里得空間,可以拓展到n維;四維時空指的是閔可夫斯基空間概念的一種誤解。人類作為三維物體可以認識四維時空(三個空間維度(由牛頓總結)[長度、數量、溫度]和一個時間維度)但無法認識四維空間,因為人類無法認識第四個空間維度。通常所說時間是第四維即四維時空下的時間維度。四維空間的第四維指與x,y,z同一性質的空間維度。
五維空間即時間、空間、層次的統一。在五維空間宇宙觀中,時間、空間、層次是對稱的。對稱空間觀是五維空間觀的本質,五維空間觀是對稱空間觀的展開。所以對稱空間觀就是五維空間觀。
「六維空間」是指威斯康星大學麥迪遜分校物理學提出的一種假設,即在物理學弦論基礎下,除了三維空間和時間之外,還應該存在另外六個空間維度。這些「隱藏」的空間維度以極其微小的幾何形狀捲曲在我們宇宙的每一個點中。六維空間可以接納任何可能的形狀,而且都與其自身的世界相一致,具有其自身的物理學規律。
Ⅶ 世界上有四維立體圖形嗎如果有,請發圖片;如果沒有,請回答為什麼。
有四維立體圖形,比如四維四面體、超正方體。
四維四面體(又稱超四面體)由5個在不同空間的點互相連接而成的。三維的坐標系為三條相互垂直的直線,但它在平面中的投影有一條線是不與另外兩條垂直的。 那麼根據定義,四維空間中的坐標系是四條互相垂直的直線構成的(不在同一空間中),那麼 根據推理它在三維中的投影也應有一條線不與另外三條垂直。
如果把二維坐標系中的四個點,每三個點都連成一個三角形便得到了三維四面體在二維中的投影那麼同理如果把三維坐標系中的五個點,每四個點都連成一個四面體便得到了四維四面體(超四面體)在維中的投影。
(7)五維空間立體圖片動態圖擴展閱讀
超正方體,在幾何學中四維方體是立方體的四維類比,四維方體之於立方體,就如立方體之於正方形,四維方體是四維凸正多胞體,有8個立方體胞,立方體維數大於3推廣的是超立方體或測度多胞體。點動成線,線動成面,面動成體,正方體動成超立方體。
四維最基本的圖形為四維四面體(超四面體),五個不在同一空間上的五個點互相連接而成的。但它在三維中的投影是在同一空間上的五個點互相連接而成的。由此就得到了四維四面體(超四面體)在三維中的投影。
Ⅷ 有五維空間嗎什麼是五維空間
關於多維空間
「維」是一種度量,在三維空間坐標上,加上時間,時空互相聯系,就構成四維時空。現在科學家的理論認為整個宇宙是十一維的,只是人類的理解只能理解到3維,打個比喻:一個智能生物生活在我們周圍,但只能理解二維,那它就處在二維世界了嗎?但在它們周圍的我們卻分明認為是三維,雙方都是智能生物,誰對誰錯!??
○維:沒有長寬高,單純的一個點,如奇點。
一維 只有長度
二維 平面世界 只有長寬
三維 長寬高 立體世界 我們肉眼親身感覺到看到的世界 三維空間是點的位置由三個坐標決定的空間。客觀存在的現實空間就是三維空間,具有長、寬、高三種度量。數學、物理等學科中引進的多維空間概念,是在三維空間基礎上所作的科學抽象。
四維 一個時空的概念 日常生活所提及的「四維空間」,大多數都是指阿爾伯特·愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的「四維時空」概念。我們的宇宙是由時間和空間構成。時空的關系,是在空間的架構上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又加了一條時間軸,而這條時間的軸是一條虛數值的軸。根據阿爾伯特·愛因斯坦相對論所說:我們生活中所面對的三維空間加上時間構成所謂四維空間。
一維是線,二維是面,三維是靜態空間,四維是動態空間(因為有了時間)。
我們在物理學中描述某一變化著的事件時 所必須的變化的參數。這個參數就叫做維。幾個參數就是幾個維。比如描述「門」的位置就只需要角度所以是一維的 而不是二維
簡單地說:0維是點,沒有長、寬、高。一維是由無數的點組成的一條線,只有長度,沒有寬、高。二維是由無數的線組成的面,有長、寬沒有高。三維是由無數的面組成的體,有長寬高。維可以理解成方向。
因為人的眼睛只能看到三維,所以三維以上很難解釋。正如一個智力正常,先天沒有一隻眼睛,一隻耳朵的人(太悲哀了.這樣就沒有雙眼效應,雙耳效應),他就很難理解距離了,他很可能認為這個世界是2維的.
一個簡單的說法:N維就是N條直線兩兩垂直所形成的空間
因為,人類只能理解到3維,所以後面的維度可以通過數學理論構建,但要仔細理解就很難.在量子力學,目前仍在建立的膜理論,認為世界是11維的.
為什麼需要多維空間?
理解了宇宙的空間有更多維存在,再回過來看相對論與量子理論是如何產生矛盾的,我們就很容易理解了:這兩個理論在日常的三維空間里是不可能統一的,它們的矛盾是必然的,只有在高維空間里才能得到統一。
為了更好地理解這一點,我們可以舉一個三維世界和二維世界的例子。我們首先假設有一些生活在二維平面世界的生命,它們的世界裡只有長和寬,根本無法理解第三維——「高」這一維。因此,它們對三維世界的感知只限於三維物體在平面世界的投影,或者三維物體與平面世界的接觸面,試想一想,一個平面生命怎麼能夠通過投影來想像三維物體的豐富性和完整性呢?當三維物體與平面世界接觸時,三維物體在平面世界上的零碎片段,比如一張桌子的四根腳柱、人印在地面上的兩雙鞋印,更讓平面生命摸不著頭腦——這些拼不到一起的碎片究竟意味著什麼呢?它們不能想像,四片互不相連的印跡怎麼會構成一張完整的桌子呢?那斷斷續續的鞋印上怎麼會有一雙完整的鞋呢?而且,鞋的上面竟然還有一個更加完整的人!用二維的眼光來打量這些碎片,你永遠不可能將它們拼成一個整體。
於是有一天,一個足智多謀的平面生命偶然想出一個絕妙的主意。它宣布,平面世界之外還有一個「向上」的第三維,如果順著這些碎片「向上」看,其實碎片是一個完整的整體!這真是個驚人的見解,大多數平面生命都困惑不解。
相對論和量子理論的遭遇與這種情況非常相似,在我們的三維空間里,它們就像兩塊互不相乾的碎片,永遠也拼合不到一起。但把空間「向上」抬一抬,把宇宙變為十維空間,相對論和量子理論這兩塊看似互不相乾的碎片就會令人震驚地結合得天衣無縫,成為一個更完整的理論大廈的兩根互相依存的支柱!雖然我們在三維空間中無法想像和描述一個多維的空間,但我們卻能通過復雜的數學方程推導出它的存在。
多維空間如何裂開?
在宇宙的極早期,它誕生的10^-43秒內,它的直徑僅有10^-33厘米,含有豐富的十維空間,所有的空間維都平等地卷縮在一起。在那樣的空間中,宇宙的能量極高、溫度極高,所有四種力都融為一體,相對論和量子理論可以歸結為一個理論。
但是,這樣高維度、高能量、高溫度的空間是極不穩定的,就像脹氣太多的氣球,於是大爆炸發生了。維度被解散、能量發散、溫度降低。三維的空間和一維的時間無限延伸開來,逐漸形成了我們今天可感知的宇宙;而另外六維的空間則仍然卷縮在普朗克尺度(即10^-33厘米)以內。
當宇宙處在10^32K這樣極高的溫度(這溫度比我們得到的太陽的溫度高10^26倍)時,引力與其他大統一力分離開來,引力隨著宇宙的膨脹而不斷延伸成長程力,。隨著宇宙進一步脹大和冷卻,其它三種力也開始破裂,強相互作用力和弱—電力剝離開來。
當宇宙產生10^-9秒之後,它的溫度降低到了10^15K,這時弱—電力破缺為電磁力和弱相互作用力。在這一溫度,所有四種力都已相互分離,宇宙成了由自由誇克、輕子和光子組成的一鍋「湯」。稍後,隨著宇宙進一步冷卻,誇克組合成質子和中子。它們最終形成原子核。在宇宙產生3分鍾後,穩定的原子核開始形成。
當大爆炸發生30萬年後,最早的原子問世。宇宙的溫度降至3000K,氫原子可以形成,其不至於由碰撞而破裂。此時,宇宙終於變得透明,光可以傳播數光年而不被吸收。
在大爆炸發生100至200億年後的今天,宇宙驚人的不對稱,破缺致使四種力彼此間有驚人的差異。原來火球的溫度現在已被冷卻至3K,這已接近絕對零度。
這就是宇宙的演變史,隨著宇宙的漸漸冷卻,力將解除相互的糾纏,逐步分離出來。首先引力破裂出來,然後強相互作用力,接著弱力,最後只有電磁力保持不破缺。
空間中的裂縫
超弦理論還給我們帶來一個更加令人震驚的結果:我們的空間結構居然是離散的,而不是連續的!在我們的日常經驗中,空間和時間總是無限可分的,但事實卻大謬不然。空間和時間都有自己的最小值:空間的最小尺度為10^-33厘米,時間的最小值是10^-43秒。因為當空間小到10^-33厘米後,時間和空間就會融為一體,空間維度就會高達十維,在這樣的情況下,即使空間還能分割,那也是我們目前所不能了解的了。
事實上,量子理論就是關於「離散的量」理論,「量子」一詞的含意就是「一個量」或「一個離散的量」。早在1900年,量子理論剛誕生時,科學家們就發現,在微小的粒子世界,能量是一份一份發出的,而不是連續發出的。就像人民幣的最小單位是「分」,乒乓球只能一個一個地買,而不能半個半個地買,這些都是日常生活中關於事物不可無限分割的例子。
雖然當時科學家已經知道了粒子能量的不連續性,但他們卻不知道為何有這種不連續性,只是被迫接受而已。但現在我們都知道了,這與空間的不連續性密切相關。正是由於空間有最小的、不可分割的單位,才會影響到基本粒子的能量發射方式。
現在,我們基於時間和空間是連續的舊理論必須被拋棄,在普朗克尺度下,弦是一段一段的,開弦就是一段線,閉弦就是一個圓圈,每一個弦片攜帶的都是一份一份的動量和能量。
空間具有一個最小的、不可分割的值,這個不可思議的現象會導致什麼樣的結果呢?我們很容易想到:我們宏觀的空間結構是由一份份最小的空間包組合起來,在這一份份的空間包中間,極有可能存在著我們無法探測的空間裂縫!所謂「蟲洞理論」中在空間中鑿開一個洞口的設想,從理論上來說真的是可行的,這就是尋找相鄰空間包之間的裂縫,然後用難以想像的高能量轟開這個裂縫,一個蟲洞就出現了!可以說,小小的十維空間包以及它們之間的裂縫存在於我們空間的每一個角落,只要我們有足夠的能量,我們可以在任何地方鑿開一個蟲洞。
大統一的宇宙
今天,我們深深知道,浩瀚宇宙中所有紛繁復雜的現象都可以追溯到同一個源頭,人類發現的大大小小的規律最終都可以被一個根本的規律所囊括。為了理解這一點,我們以地球生命的發展為例:我們人類不同的人種都可以追溯到同一個起源,而人、猩猩、猿猴又可以追溯到同一個祖先,以此類推,所有的哺乳動物都擁有相同的祖先,所有的動植物也都擁有相同的祖先,最後,所有的生命都起源於同一個細胞——生命只有一個源頭。
宇宙中所有星系的起源也同樣能夠追溯到同一個源頭,太陽系中的星體都起源於同一個星雲,所有的星雲都起源於相同的分子,所有的分子都由那幾百種基本粒子演變而來。這樣,順著時間之流一直向上溯源,我們終於來到了大爆炸開始的時刻,在這里,空間、時間和物質都是融為一體的,一切都歸結為一點。
宇宙從同一點出發,經過了100多億年的漫長歲月,進化出一個復雜多變的世界,但不管這個世界是如何千變萬化,在所有現象的背後,都有一個最根本的規律在運行,這就是宇宙起點時的源頭規律。這個規律就是一個包羅萬象的規律——所謂「萬物至理」即是如此。
這個「萬物至理」的理論就是超弦理論,它建構了宇宙開始時刻的十維空間圖象,隨著十維空間的崩裂,超弦理論也分裂成兩個理論——相對論和量子理論,此後,隨著物質豐富性的增加,它們又分裂成更多的理論。今天,我們不斷向上回溯,終於描繪出了宇宙大統一的圖景——一個極具神秘色彩的十維宇宙。
Ⅸ 什麼是二維空間,三維空間,四維空間,五維空間,六維空間.......
四維就是時間。這個理解起來簡單。一個物體,或者生命,它都有生成的那一刻,到消失的一刻,這個時間段,或許1年,或許100年,就是這個物體在四維空間存在過的一個時間段。比如說一個桌子。從出廠到它變破爛,也許用了三年。那麼在漫長的時間軸上,這個桌子就存在了三年。ok,現在我們知道桌子存在的長(一維)寬(二維)高(三維)。也知道了它存在的時間是三年(四維)。明白了吧?然後問題來了,5維是什麼?
我們假設一下。在這三年的時間里,有沒有一種情況,在使用了2年的時候,主人覺得這個桌子有點不太牢固,所以給它加固了一下,然後這個桌子使用了五年。這個時候我們會發現,原來的1-2-3-4維被改變了。這個桌子在漫長的時間軸上。他走出了一個不一樣的分枝(好像樹枝),這個分枝的節點就在於 主人是否進行加固。在時間軸上的這個分枝,第一條分枝是沒有加固使用三年。第二條是加固了,使用了五年。如果這個分枝能理解,那麼我們很快就會發現。整個時間軸線中(四維)當中,可以變成分枝的太多了,密密麻麻,幾乎每一件小事兒都可以變成一個不一樣的時間主線。這就是理論中的平行宇宙。明白?好,關鍵來了,五維登場!!如果說一維是一條線。無數條線變成一個面,就是所謂的二維。那麼時間線是四維,無數條四維時間線,構成了五維。而在五維空間當中,我們可以把桌子拿到那個節點讓主人加固。這就是時光倒流!但是這需要極大的能量。而且在理論上還有很多需要完善。已知的能量根本連四維都不可能超越。但是在理論上,我們已經知道穿越四維的方法:就是接近光速。以光速繞地球飛行一個星期。我們會到達100年後的地球。目前還沒有能量,可以讓人類達到光速飛行。暗物質,反物質的發現。提供了一種可能。如果有一天人類掌握了暗物質的能源。我們就可以輕松的突破四維限制進入到五維。就好比突破三維的時候。我們發現了第一宇宙速度,第二宇宙速度……明白了需要速度才能擺脫地球引力。同樣,我們突破四維進入五維,還有很多的理論需要完善。目前還沒有探索成功。至於六維,我也在學習思考中…
Ⅹ 什麼是四、五維空間
零維是一個點,一個無限小的點。 一維是一條線,這條線由N個零維的點組成。 二維是由多個一維的線組成的平面, 三維在二維的基礎上加入了高,也就成了立體世界。 四維是時間,時間像一個軸(但我們看不到它,它是四維的,俺們是三維的)軸上匯集了無數的三維世界(個人感覺像電影膠片~) 可以想像,生活在五維空間人們可以超越四維,也就是說他們可以想我們出門散步一樣隨意地切換任意一個時空。