收藏本站

電腦請使用 Ctrl + D 加入最愛
手機請使用 收藏
關閉

科學報 科學文摘 推薦

德國數學家,證明4維空間真實存在,進入4維空間後人會變成啥?


字體大小:
更新日期:2022619
文章欄目:
文章標籤:                 
 

我們生存在什麼樣的空間?

從早期猿人開始,我們不斷進化,思考的內容也開始從原始的如何生存,轉換到對宇宙的探索。伴隨著科技的發展,技術的創新,我們不再滿足於當前現狀,開始探索我們的生存空間——三維空間。

三維空間也稱為三次元、3D,將這些專業術語轉化到日常生活中,意思就是由長、寬、高三個維度共同組成的空間。

三維空間的首次發現是量子霍爾效應,根據這項技術,人類研發出了3D影視技術,例如曾經轟動一時的電影《阿凡達》,便采用了視覺效果極強的3D技術。

我們在科學探索的領域中不斷突破,但是對於三維空間之上的四維空間探索和了解依舊少之又少。事實上,早前德國數學家喬治·伯恩哈德·黎曼就曾證明四維空間真實存在。

因此此後衍生了很多與四維空間有關的猜想,比如如果人類進入四維空間,會發生什麼?今天,小編就帶大家一起了解,進入四維空間後人會變成什麼樣。

什麼是四維空間?

對於空間概念,世界上的科學家們腦洞大開,通過實踐和理論知識進行整合,將空間劃分為五個維度,分別是零維、一維、二維、三維、四維。

首先是零維,它指的是點的世界。它存在的於最底層,但正是它的存在,促成了後面維度的出現。就像我們在數學中,點引出線、線引出面一樣。

amocity
amocity

  


其次是一維,它指的是線的世界,只有長度。再次是二維,其所指平面世界,只有長和寬。從次是三維,表明立體空間世界,也就是我們現在生存的空間。最後是四維空間,一種時空概念,即我們的宇宙是由時間和空間構成。

所謂的四維空間,也叫做“歐幾裏得四維空間”,即標准歐幾裏德空間。它屬於數學概念,可以拓展到n維;並且包含著三維空間中的X、Y、Z等維度。

但不少人對於四維空間的概念存在著誤用,將四維空間和四維時空搞混。所謂的四維時空其實指的是時間概念。

我們作為三維空間裏的物體,只能看到時間在不斷的流逝,卻不能准確地識別存在於時間裏的物體。

如果用“降維打擊”來形容,就像我們在紙上畫出來的人物,制作出來的動漫,我們稱為二次元,也就是二維空間,他們沒有Z維度,僅存於平面當中。

而作為三次元的我們,可以掌控和清晰地看到裏面存在的每一個物體。反之,作為四維空間裏的時間,它可以掌控我們的壽命,而我們卻無法擺脫和認知。

目前我們在空間上無法突破,但並不意味著我們人類無法理解四維空間和對它的探索,所以數學界的精英和頂級科學家們經過不斷的努力,最後對此進行了定義。

amocity
amocity

  


即一個有四個空間性維數的空間,或者說有四個兩兩正交的運動方向的空間就是四維空間。這一定義,是我們人類對四維空間探索的巨大進步,對於以後的發展和運用都存在著強有力的作用。

如何發現的四維空間?

講述完什麼是四維空間之後,我們來談論一下,四維空間是如何發現的。

首先提出這個概念的是愛因斯坦的《相對論》,在研究中,愛因斯坦表示,我們人類的個體對於地球來說很小,所以我們感受到的時間也就相對較慢,但時間的運轉,並不會因為人類的渺小而減緩。

我們打個比方,以人類存活的時間為軸線,那麼比人類體型小的動物,如貓、狗、兔子等生物,它們存活的時間少於人類,由此可見,在同一時間線上,物體感受的時間是有所不同的,對於時間所產生的意識也會不同。

愛因斯坦曾提出了光速的概念,其速度約為299792458m/s,也是接近宇宙蟲洞的速度。在這之後,愛因斯坦成功列出了方程式E=mc²,並依靠這些基礎概念,引出四維空間的入口。

如果我們人類坐在宇宙飛船中,其速度接近光速的話,那我們就會突破三維空間,進入到四維空間,而且我們所感受的時間也會發生轉變,跟存在在地球中的人類發生差別,從而使得我們的壽命大大延長。

在後期,德國數學家喬治·伯恩哈德·黎曼也就四維空間進行了分析。他通過幾何等數學領域知識撰寫了《論幾何基礎假說》,並在書中談到了空間維度。

他的思維跳脫出原有的二維空間和三維空間,並將兩個基礎維度空間進行整合,最後以方程式的形式表達四維空間的含義,證實了這種空間的存在。

在相關領域的專家看完後,獲得很大的啟發,並通過數學家團隊的一同整理,最後得出三位方程式:ax+by+cz+du+e=0。

該方程式的出現,不僅將我們碰不著,摸不到的空間,印在了二維平面上,還將如此複雜的概念,簡單地闡述了出來。

而兩位“巨人”的驚人發現,為後來的我們繼續探索四維空間奠定了堅實的基礎。如果我們人類在技術領域上突破了限制,最終進入到四維空間後,我們會有什麼樣的變化。

進入四維空間後,人會變成什麼樣?

首先我們對速度進行假設,當我們的速度接近宇宙的速度時,我們便可以進入四維空間,此時我們的速度將接近或達到光速。

這個速度在地球表面上,可以在短短幾秒間橫跨大西洋,同時還可以看到周圍一切物體,幾乎處在靜止狀態。

就像《閃電俠》中,男主人公的速度達到一定程度時,他不僅可以進行穿越,還可以進入到未知空間中,並在這個無限延展的空間中不斷穿梭。

所以根據這一構思,我們憑借速度可以進入四維空間,在裏面,我們不僅可以掌控過去和未來,還可以隨意地選擇時間節點和空間。

但以我們現在的科技水平,速度無法達到光速,所以,單純地進入到四維空間中,可能會讓我們停留在寂靜的空間中,如同宇航員漂流在宇宙當中。

其次是我們的體型發生改變,從而達到符合宇宙的時間線時,我們所感受的時間變化也會不同。

在上述當中,我們闡述了貓、狗等小型物體和人類對於時間的不同感受,從而得出我們存在的一分鐘,可能會是它們的幾分鐘。對於更小的物體來說,可能會達到一天或一個小時。

在電影《蟻人2》中,由於第一代蟻人的妻子身體縮小,而丈夫卻依舊保持著正常的身體,其結果是丈夫變老,而妻子卻老了更多。所以,當物體縮小或變大,身體存在的分子和量子的運動也會發生改變,從而改變自身對於時間領域的觀念。

最後,我們以沒有任何改變的情況下,進入到四維空間中,我們將會成為空間中的“人偶”。之所以這麼說的原因,是因為我們目前無法通過意識領域突破空間。就像動漫中的人物、畫板上的人像,它們不存在高於自己空間領域的意識。

amocity
amocity

  


進一步講,就如同它們所做的一切行為,以為是自己自願的,其實是由三維空間中的物體進行操縱的。

這種情況,我們可以理解為“降維打擊”,即我們無法揣測四維空間的一切動機,也無法預知之後的事情。

正是因為四維空間比三維空間多了一條時間軸,所以處在四維當中的時間,是可以無限延伸和無限縮小。

所以我們處在的三維空間中,是無法達到四維空間的,就算在科技等領域突破後,我們在意識上也並不能很快了解其中的奧秘,最終會被鎖在四維空間中。

四維空間是時間概念

我們所處在的空間為三維空間,既有二維世界也有四維世界的一部分。在眾多科學家們的研究和探索中,暫時可以理解為每一層的空間會相應疊加,從點到線,從線到面,每層空間既掌控著前一維度空間的內容,也受到更高維度空間的控制,如同數學中的集合一樣。

每層空間都有著自己獨有的特性,第一維度中存在長度,第二維度存在長度和寬度,它們之間的疊加組合,創造了三維空間和四維空間。所以,科學家們將空間中獨有的特性抽離,進而將四維空間簡化成時間概念。

該理論的發展可以談到閔可夫斯基,他將獨立的空間和時間進行融合,並在電動力學當中,進行了四維處理,隨後到了時空觀念方程式S²=r²+(ict)²。這項方程式的出現,被愛因斯坦發展到了廣義相對論當中,進而促成了對於時間軸線的概念。

四維空間是否能夠運用到生活中

如果三維空間概念可以運用到電影技術中,那麼四維空間的時間概念是否也能融入到生活中呢?

相信大家看過《盜夢空間》,電影裏面對時間的概念進行了描述。在夢境中的一分鐘等於現實世界的六秒,而根據夢境層數的疊加,會使得在夢境裏的時間與現世界相差更大。

我們根據這項原理,結合四維空間的理論知識,並將其運用到醫學當中,在有限的時間裏,無限拉長時間單位,從而使手術成功的幾率提高。

四維空間是否能夠運用到生活中

當然理想很豐滿,現實很骨感,現在所有的一切都是假設,但並不意味著我們無法成功。其原因是我們當今的科技和人類意識,並未達到四維空間的門檻,所以,我們只能抱著不怕困難的勇氣,去探索這未知的一切。

結論

我們現在的科技發展,一直呈上升趨勢,從最開始探索月球與地球的運轉,到現在月球探測器、衛星等新興科技。

對於未知領域不斷的探索,一方面促使著科技不斷更新,另一方面使得人類的思維意識也在逐步提升。

對於四維空間的突破,一定不會止步於此,畢竟在空間概念的探索中,我們已經有相應的理論知識和實踐操作。即使面對科學技術水平的限制,人類的潛能依舊可以創造出無限可能。最後,人類前進的步伐,終將邁進四維空間領域。

延伸閱讀
撩世界