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4維空間真的存在嗎?為什麼至今都沒有人進入過四維空間呢?


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更新日期:2022521
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哲學和數學當中有一個相同的形容詞——“維度”,但是在兩個領域的“維度”所指代的含義完全不同。

維度的抽象概念指的是事物之間“有聯系”的聯系數量,也就是由多個“有聯系”的抽象概念組合而成的抽象概念,這一組合而來的抽象概念和每一個它的組成保護分都有聯系,而組成它的抽象概念的個數就是這個物質的變化維度。

其實從抽象意義來講,維度指的是事物之間“有聯系”的概念。因為從哲學角度來看,人們觀察並思考事物的角度都被稱之為“維度”,也就是我們所說的“嘗試從多個維度看待一件事物”。從哲學角度來說,維度也被叫做思維角度。比如說形容事物我們通常從“內容,時間,空間”等三個角度來觀察並且描述,這也就是思維角度的不同。

維度的定義

愛因斯坦在相對論中提出:宇宙是有維度的(即時間和空間)。通常來說我們認為我們所身處於的是三維空間,所謂的三維空間,也就是說我們所處於的這個空間裏的每一個點都可以用三個坐標來詮釋,就是長度,寬度和高度。

以我們三維世界的生物的思維和從小接受的世界觀而言,是很難理解並接受其他維度的事情,在我們三維世界當中,時間只是一個虛擬的概念,但是可能在四維世界當中,時間可能就是一座看得見摸得著的一座大山。

如果四維空間真實存在的話,為什麼人們無法進入到四維空間,或是說為什麼至今都沒有人進入過四維空間呢?科學家對這個問題也分為兩個流派,其中的一派認為,之所以我們沒有進入到過四維空間是因為人類是三維生物,而三維生物無法經受四維空間對於身體的壓力。所以一旦進入了四維空間,就會導致進入的三維生物身體遭到破壞,繼而死亡。

而另一種想法的科學家認為,由於人類是三維生物,極有可能當他進入四維空間的時候以三維生物的大腦無法感知四維世界的信息,也就是身處而不自知的狀態。

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歐幾裏得幾何學

對於四維空間的猜想,科學家們眾說紛紜,但是四維空間並非天方奇譚,早在十九世紀中旬,德國的著名數學家就早已用其積累的豐富的學識知識證明了四維空間的存在。

古希臘的科學家十分熱衷於研究幾何知識,並通過長久的研究積累了紮實的數學知識。早在公元前三世紀之時,古希臘數學家歐幾裏德年少時便熱愛思考,並且非常渴望能夠進入在當時的古希臘聞名遐邇的柏拉圖學院學習數學。

隨著歲月的磨練,歐幾裏德也從稚嫩的少年成長為成就卓越的數學家。他對於人類古代幾何方面的發展可謂是起著非常重要的作用。因為在當時雖然古希臘的幾何文化已經相當的卓越,但是當時的幾何數學存在一個相當大的弊端,也就是條理性的缺失,連貫性不夠,歐幾裏德深知現在的幾何研究所面臨的問題,所以他的畢生幾乎都在致力於解決這個問題。

也正是由於天資聰穎在加上後期的勤學善思,歐幾裏德不僅條理化地整理除了幾何數學的整體架構,並且還建造了一個全新的研究領域——歐幾裏得幾何學。直至今日,世界各國的高等學校都有著這門必修課,也就是我們所簡稱的歐式幾何。

歐幾裏得所有作品當中最著名的一部《幾何原本》甚至被歐洲數學家贊為“歐洲數學的基礎”,裏面不僅有對於平面幾何的總結,還有關於圓錐曲線以及球面幾何學的概念總結以及推論。

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歐幾裏得研究的特殊性在其利用的推論手法,歐幾裏得使用的是公理化方法。而公理化也成為了在他之後建立任何的知識體系的典範方法,也被數學家們尊為必須遵守的思維範例。

關於歐幾裏德還有一個有趣的傳聞逸事,在歐幾裏得的帶動下,再加上古希臘本就文化氣息濃厚,導致當時下至平民百姓上到帝王都掀起一股對於幾何學習的浪潮。就連當時的國王也想要學習一點幾何學,於是國王傳喚來了歐幾裏得,但是由於術業有專攻,所以當時的亞歷山大國王托勒密一世在學習的歐式幾何的過程當中顯得尤為費力,所以他問歐幾裏得:“學習幾何有沒有什麼捷徑可走呢?”歐幾裏得笑著說:“抱歉國王,學習幾何所有人都要從頭開始學習並且獨立思考。”

從此以後,“在幾何學裏,沒有專為國王鋪設的大道”這句話也成為了大家傳頌千古的學習箴言。

德國數學家——波恩哈德·黎曼

波恩哈德·黎曼在關於四維空間的研究也離不開歐幾裏得的歐式幾何,數學在學科類理論的研究當中占據著很重要的地位,就連愛因斯坦的相對論的數學基礎也是來源於波恩哈德·黎曼所研究的黎曼幾何。

廣義相對論當中對於空間的定義,實際上就是依據這位著名的德國數學家黎曼所提出的黎曼幾何而設定的。而黎曼幾何當中就有涉及到對於四維空間的認知。

早在1854年,伯恩哈德·黎曼為了取得講師的職位的演講當中,就使四維世界的認知第一次面向世界,伯恩哈德·黎曼演講的題目為“論作為幾何基礎的假設”。彼時的伯恩哈德·黎曼獲得博士學位才僅僅三年,就已在數學界嶄露頭角。黎曼幾何當中認為,物理空間應當以四維甚至是更高維度來進行定義,這次演講正是黎曼幾何的雛形。

伯恩哈德·黎曼的演講來源不僅來自於他對於數學的多年思考與研究,還參照了數學家高斯對於曲面的研究成果以及一部分哲學思想。伯恩哈德·黎曼依照前人的理論以及學說為基礎,總結出了一個全新定義的幾何系統。

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四維世界是什麼

關於四維,數學界早有了很清晰的定義,通俗一點理解,我們在紙上畫的一個圖形,也就是我們所說的平面圖形,呈現的方式是二維的,但是我們現在所處於的世界當中的每一個點都有著三個坐標可以表示它,也就是長寬高三個方向,所以說三維世界的所有東西都是三維且立體的。目前人類對於空間的理解只能涉及到三維空間。

四維空間可以表示為在三維立體中間當中的超正方體。每個超正方體是由八個立方體組成。如果這八個立方體組成的整體可以在四維空間當中旋轉便可以形成超正方體。如果我們人類進入到空間,不僅瞬移,甚至連時間上的“穿越”都可以做到。

根據科學家的推論,四維空間的確存在,而且宇宙當中應當是有十一維空間。但是位於低維度的生物是很難理解高維度世界的運行法則,所以說這也是我們人類可能無法進入四維空間的原因,但是關於四維空間還有一種可能,就是我們人類可能“誤入”過四維空間,只是我們自己並不知道。

並且如果說我們人類當中有“幸運兒”湊巧沖進了四維空間,可能人類的認知都會在思維空間所顛覆。因為維度的增加代表著空間的折疊,比如說有一副三維的畫以三維的角度繪制而成也以三維的方式所正常地展現出來,可能這副畫放到四維世界當中就完全是不同的概念,可能甚至是扭曲得不成形的東西。

並且在三維世界可以作為屏障而阻擋三維生物穿過的東西,也並不能阻擋四維生物的移動,這也是由於空間的折疊。以及在四維世界的第四條坐標產生的影響,第四條坐標決定了四維生物可以暢通無阻地進入三維生物所不能通過且不能到達的地方。

假如說我們進入了四維空間,時間對於我們來說可能就只會可以看得見摸得到的大山,而只要你翻越這座大山就可以跨越時間,甚至可以隨意選擇腳步所停止的區域位於哪個時間,也就是說在四維空間當中你可以做到隨意的“穿越時間”,見到上一秒鐘的自己以及下一秒鐘的自己。進入四維世界可能會給人們帶來難以想象的能力,可能人類就會變成我們神話當中所描述的“神”。

隨著人類對於宇宙的探索從未止步,同樣的,宇宙也回饋了人類無數的未解之謎,我們在探索的過程當中尋找著真我,不管是空間的維度還是宇宙的層次,對於現在的我們而言都只是理論的知識,從某種層次來說,對於比我們低維度的生物來說,我們人類——也就是三維生物,也能做到很多原本應該做不到的事情,很有可能人們如果對於維度的考究有了實質上的突破,神話當中那些翻雲覆雨的本身都是可以實現的。

正是因為科技的不斷發展,科學家們不斷地開發與研究,我們的生活才越來越便利。可能如果真的有一天科學家們突破了三維世界和四維世界的大門,我們的生活也會隨之產生翻天覆地的改變。

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