第四维空间是什么决定的（第4维空间什么情况下会形成）

今天跟大家分享一个问题，是什么决定了第四维空(什么情况下会形成第四维空)。以下是这个问题的总结。让我们来看看。

四维空间到底是怎么回事？

在物理学中，描述物质变化所需的参数称为维度。几个参数就是几个维度。比如描述“门”的位置只需要一个角度，所以是一维的而不是二维的。

简单来说:零维是一个点，没有长、宽、高。一维是无数个点组成的线，只有长度，没有宽度和高度。二维是由无数条线组成的面，有长和宽，没有高。三维是由无数个面组成的形体，有长有宽有高。

因为人类的眼睛只能看到二维，而二维生物只能用一条线看到对方。人的眼睛看到的是两个二维投影，经过大脑的处理，形成一个整体的视觉。

一个简单的说法:N维是两个或多个N-1维物体垂直形成的空空空间。

1维线，由1-1=0维点等分；二维平面，垂直除以2-1=一维线；3维空，垂直除以3-1=2维平面。

因为人类只能理解三维，后面的维度可以用数学理论来构造，但是很难仔细理解。在量子力学中，仍在构建中的弦理论认为世界是11维的。(十维之间空+一维时间)

首先，错误的说法是“四维空空定义为三维空+时间轴”，而“三维空+时间维度”是另一种说法。前者不是四维时间空，它本身的四维时间空是一个伪概念。很简单:“时间只是一个因粒子运动和宇宙膨胀而产生的概念。为什么能变成第四维？”

另外，时间空和四维空的概念是不一样的。

四维空定义为三维空+时间轴。对于闵可夫斯基空(

闵科夫斯基

空)，而这种误解为什么会如此广泛？很简单，无数的科幻小说甚至科普书籍都刻意强行套用了这样一个东西，造成了广泛的读者影响。其中，这涉及一组四维向量场，即:

四维向量根据它们的(闵可夫斯基)内积的符号来区分它们。可以分类如下:

是一种暂时性，

是一个类空 (class 空)，

是空或者像光一样，

然而

关于零向量的一个有用结果:“若两个零向量正交(即内积值为零)，则必成比例(常数)。”

零基底部时间方向的选择和上面的类时向量概念，让很多人误以为“空和时间构成了另一个空”，其实只是描述了时间和空的协同作用。这就是前面说法的来源。

其实时间维度是一个替代的说法，并不代表第四维就是时间，和前面的说法不一样。第四维在主流观点中是连续的。著名的数学模型克莱因瓶穿过三维本质多面体，但四维空的本质仍然是空。为什么这个维度被定义为时间维度？就是因为有一个学派认为延长的“时间”是跨期空，所以才有了另类的观点。你想怎么叫都行。它是基于不同流派的独立概念而形成的统一明确的命名方法。

有些同学对“时间空”这个表达有点痴迷。我先说没有四维时间空还有一个原因，就是现代物理学中的时间空概念本来就是四维的，所以不会有五维的时间空，也不会有时间/[/。现代物理学的一个流派认为，时间空是互变的，它的变量存在于其中。在一定条件下，它们对应的广大区域称为time 空(最早的人确实把time 空等同于时间轴，但现在更多的是在回避这个最初的定义)。这就是这个概念的由来，但是很多人把时间空和四维空混为一谈。它们是相关的，但不能混淆。

广义来说，一个维度就是事物“相连”的抽象概念的个数，“相连”的抽象概念是指两个抽象概念相连形成的一个抽象概念，比如面积。所以四维是由四个相关的抽象概念组成的，第四个抽象概念是实时，第四个相关的值是速度。

高维时间空和高维时间空是有区别的。比如三个维度中只有一个时间维度空，但它是伪维度，即它的单位与其他三个维度不同。四个维度空之间的第四个维度仍然和三个维度空之间的维度具有相同的性质，时间仍然是伪维度。所以时间空和空不要混淆。

概念

广义来说，一个维度就是事物“相连”的抽象概念的个数，“相连”的抽象概念是指两个抽象概念相连形成的一个抽象概念，比如面积。[1]所以四维是由四个相关的抽象概念组成的，第四个抽象概念是实时，第四个联系值是速度。

怎样才知道进入了四维空间，四维空间真的存在吗？

应该没有人能描述四维空的感觉。毕竟所谓的四维空至今只停留在数学游戏里！但只要打开非正式的野史，就能找到很多开开眼的记录。描述很神奇，大意是我们足不出户就能知道周围的一切，就像在玻璃缸里观察金鱼一样！四维空空真的有那么神奇吗？

数学中的四维空怎么描述？

其实所谓的四维空，有两个，一个是欧几里德的四维，一个是闵可夫斯基的四维空，完全不一样。下面我们就来一一简单介绍一下。

欧式四维空房间

欧式空房间其实很好理解，因为我们现实生活中的一切事物都可以以长、宽、高三个维度存在，所以由长、宽、高组成的空房间称为立体空房间！仅由长和宽组成的平面称为二维，只有一个长或宽的维度。如果只剩下一个点，则是零维，如下图所示:

从零维到四维

上图是欧式四维空的表达，我们从零维到三维非常容易理解，但是四维是个梗。我已经听了n遍四维空了，真相出来让大家明白，我却一脸不解！其实从一个维度来说，我们不用这么努力:

一维是由无数个零维点组成的线。

二维是由无数条一维直线组成的曲面。

三维是由二维面组成的。

推理:四维是由无数个三维立体组成的超立方体。

对于二维平面来说，三维人类对他们的操作是从上帝的角度来看的，所以从四维的角度来看，他们对三维平面的操作是从上帝的角度来看的，他们不愿意忘记。如果有四维，那你就无处可藏了，就像《三体》里人类逃不出直子的监视一样！

闵可夫斯基的四维空空空间

闵可夫斯基的四维空和欧式空是不同的。在欧洲空，时间是独立存在的，它不属于任何一个维度，因为在任何一个四维的欧洲空，时间也是流逝的。虽然从高维度到低维度的操作是从上帝的角度来看的，但是是不能跨越的。

闵可夫斯基空以时间为第四维。当然闵可夫斯基空并不是用来解决所谓的四维空，而是通过狭义相对论中的光速来解决不同坐标系之间的时钟同步概念，也就是狭义相对论中的相对论同时性概念。

光锥的概念

但是闵可夫斯基的四维空时间已经被认为是可以自由运动的维度了。比如在星际中，库珀可以穿越一个黑洞的四维空随时查看研究，通过引力介入。对于这个黑洞创造的四维空来说，时间就像电影里的进度条，可以前进也可以后退，而且

如何感受四维空空空间？

应该说，如果你像库珀一样陷入闵可夫斯基的四维空，你肯定能看出来这个空很特别，因为时间变成了可以快进快退的进度条！但是如果进入一个欧几里得四维空空，那么很多人的第一反应就是鬼！为什么会有这样的反应？这是四维空之间的特殊状态决定的！

如果四维的超个体在三维空空中运行，那么三维空空中的物体就会先消失后出现。你可以取出一个椰子的汁液而不破坏它，或者你可以在不打开头骨或胸腔的情况下进行大脑或心脏手术，甚至在没有警告的情况下谋杀一个人，但你找不到伤口。

在三维空空相隔很远的两个地方，可以通过四维的捷径直接到达，比所谓的虫洞可靠多了。人类可能很难达到光速，但只要找到四维空之间的秘密，那么整个宇宙就可以一次性到达。很诱人吗？削尖脑袋挤进四维空 空！

那么四维空真的存在吗？

大家可能都很关心这个话题，因为这涉及到一个维度隔离的问题。监狱可怕吗？不可怕。即使是最坚固的监狱也有门。然后就可以放出自由的气息空！那么地球监狱可怕吗？并不可怕。人类制造了火箭和飞船，走出了地球，进入了太阳系！

最可怕的是维度隔离。简单来说，我们生活在玻璃鱼缸里，却不知道是谁在看着它。我们认为躲在家里意味着隐私空当门关着的时候。不好意思，对于四维空的房间来说，就算是在银行的地下金库里，也只是一个坚固的金鱼缸而已！另外，我们出不去，也不知道门在哪里。你就是找不到宇宙之门！

很可怕，不是吗？其实科学家认为四维空是不存在的！因为四维空中星系的运动是不稳定的，简单来说，如果宇宙是四维的，那么星系可能不存在，当然也不可能有人类！根据人类存在的原理，推断四维空空不存在。终于可以松一口气，闭门独处了！

世界上真的存在四维空间吗？

存在，

1.一个立方体在四维空之间的投影，最大是一个立方体，最小是一个平面；

2.球面在四维空之间的投影，其中最大值是球面，最小值是圆曲面；

3.在第四维空之间，任何沿第四维方向平行运动的三维物体都可以形成四维物体。这个四维物体的正投影就是三维物体，包含了三维物体的所有信息。

4.在第四维空之上，任何三维物体平行于第四维时都是标准三维物体，垂直于第四维时，在第四维上的投影就会坍缩成一个平面。

5.第四维中任意两个空物体在第三维空中可以重叠在同一位置，相当于两个人走在对面，互相穿透。

四维空间是什么样的？

四维空是一个时间空的概念。简单来说，任何四维空空空间都可以称为“四维空空间”。日常生活中提到的“四维空空间”大多是指爱因斯坦在他的广义相对论和狭义相对论中提到的“四维时间空”的概念。按照爱因斯坦的概念，我们的宇宙是由时间和空组成的。时间空的关系是空之间的长、宽、高三个轴上加一个时间轴，这个时间的轴是一个虚轴。

根据爱因斯坦的相对论，所谓四维空空空间是在我们生活中面对的三维空间加上时间而形成的。因为我们在地球上感受到的时间是很慢的，我们不会明显感受到四维空的存在，但是一旦我们上了飞船或者到达宇宙，当我们的参考系开始变快或者接近光速的时候，我们就可以通过对比发现时间的变化。如果你乘坐速度接近光速的飞船航行，你的寿命会比地球上的人长得多。这里有一个势场，物质的能量会随着速度的变化而变化。所以时间的变化和对比是以物质的速度为基础的。这就是为什么时间是四维空之间的要素之一。

[解析四维空]

什么是四维？现在三维空加上一维时间就构成了所谓的四维空空空间。然而，这个说法突然被打破了。为什么？

我们可以从两个维度来考虑。一个二维的生物(如果有的话)认为所谓的三维空/[k0/]和我们的三维空空，肯定是不一样的——他们会把时间当成第三维度，因为他们感觉不到这个维度的存在。同样，我们现在也进入了这个误区，把时间算作第四维。也许四维生物看到我们宣扬这种理念，也在为我们叹息。所以时间是一维的？在我看来，时间应该是一维的，也就是在多维生物的维度上增加一个维度，形成新的N+1个维度空，这也会帮助我们解决一些问题，加深我们对更高的三维空的理解。

有一种比较新的观点认为，所有的维度都是由时间构成的。没有时间，就没有空空空间，包括最基本的一维空空空间。这个应该很好理解，因为没有时间空本身是没有意义的，因为时间空本身就是一个不可分割的整体。那么，为什么一个时间可以形成不同的维度空？在这里，我们可以把时间看作一个可分解的常数。时间是可以分解的，可能有点难以理解。但是，只要你想通了，就很简单。要明白这个道理，首先要明白两点。首先是时间空的不可分性。估计大家都明白，没有空或者没有空谈时间是没有意义的。第二点是时间的多样性，理解起来可能有点麻烦。在我们的日常生活中，我们都接触到时间的合成，即由各个时间点组成的总时间系统。也许你觉得我很挑剔，但我没有。只是换个角度想想，一个结果可能是由几种不同的原因形成的。以运动为例，我们一般观察几种不同运动的组合，即组合运动。我们也可以这样来思考时间。我们看到的时间组合可以由物体运动的时间、历史时间(即经验时间)和其他时间组成。而运动时间，我们可以看做上下的时间，左右的时间和前后的时间。当然，划分方法是多样的，这就构成了时间的多样性。至于怎么分，要看不同情况。部分时间对应空的周期。在这个不完整的房间里，时间起着决定性的作用。

我们是三维生物是因为这个维度的空空空间里只有三维时间。时间的不完全性决定了空之间的不完全性。我们无法知道其他维度的空，因为我们没有时间在那个空中移动。空之间的多样性是由时间的多样性决定的。同时，由于时间的分解方式不同，注定了我们的三维空也是相对的，可以命名为一维，二维，甚至任意——完全取决于不同的分解方式。时间是决定维度的关键，也是决定低维物体是否存在高维的关键。

我们来看看科学的说法:低维是空之间的阅读缺陷，他们没有空在高维世界中运动。此时就出现了一个问题，就是如何发现这个缺陷。我们认为低维在空之间不存在某个长度，是因为我们无法确定它具有哪个长度，也就是说我们现在用最好的设备也无法观察到哪个长度的差异。那么未来呢？我们现在无法认证，也许将来会有人证明低维物体真的属于高维。所以所谓空高维度和低维度没有区别。那么，我们如何区分高维度和低维度呢？很简单。这需要时间。用时间来解释任何纬度空，我们也可以认为低维比高维低，是因为它们有时间缺陷，在时域上感受不到高维的存在。所以，要理解低维或者高维，首先要知道它们存在的时间范围。可以实现高维和低维之间的转换。原因很简单，增加或删除一个时间单位即可。然而，说起来容易做起来难。我们对时间的概念是如此的模糊，以至于在空范围内实现时间的转换更加困难。

对于四维空空，大部分人可能只是觉得在长宽高的轴上有一个时间轴，但大部分人还是知之甚少。一位专家曾经打了个比方:我们假设一些二维生活的平面人空只有平面的概念。想要锁定一个二维平面的人，只需要用线在他周围画一个圈，让他无论如何都走不出这个圈在二维空的范围内。现在我们这些生活在三次元空的人就干涉它。我们只需要从第三个方向(也就是从脚跟轴开始代表高度的方向)把二维的人带出圆圈，放回二维空之间的其他地方。对于我们三维的人来说，四维空之间的情况和上面的解释很像。如果能克服四维空，瞬间穿越三维空的距离也不是不可能。

[在物理世界的四个维度之间空]

数学中有各种多维空空空间，但到目前为止，我们所知道的物理世界只有四维，也就是三维空加上一维时间。现代微观物理学中提到的高维空是另外一个意思，只有数学意义。

四维时间空是构成现实世界的最低维度，而我们的世界恰好是四维的。至于高维实时空，至少我们无法感知。我在一个帖子里提到过一个例子。一把尺子在三维空空(不含时间)中旋转，长度相同，但旋转时其坐标值都是变化的，坐标是相关的。四维时间空是指时间是第四维坐标，与空之间的坐标有关。也就是说，时间空是一个统一的不可分割的整体，它们是“一变一变”的关系。

四维时间空不限于此。根据质能关系，质能其实是一回事。质量(或能量)不是独立的，而是与运动状态有关。比如速度越大，质量越大。在四维时间空中，质量(或能量)实际上是四维动量的第四个分量，它描述了物质的运动，所以质量与运动状态有关系是很自然的。在四维时间空中，动量和能量是统一的，称为能量动量的四个矢量。此外，在四维时间空中，定义了四维速度、四维加速度、四维力和四维电磁场方程。值得一提的是，电磁场方程组的四维形式更加完善，完全统一了电和磁，电场和磁场用一个统一的电磁场张量来描述。四维时间空的物理定律比三维定律完善得多，说明我们的世界确实是四维的。可以说，至少比牛顿力学完善多了。至少因为它的完美，我们不能怀疑。

在狭义相对论中，时间和空形成了不可分割的整体——四维时间空，能量和动量也形成了不可分割的整体——四维动量。这说明自然界中一些看似不相关的量之间可能存在着很深的联系。以后我们讲广义相对论的时候，也会看到时间空也和能量、动量四个矢量有很深的关系。

什么是四维空间？

四维空是一个时间空的概念。简单来说，任何四维空空空间都可以称为“四维空空间”。日常生活中提到的“四维空空间”大多是指爱因斯坦在他的广义相对论和狭义相对论中提到的“四维时间空”的概念。按照爱因斯坦的概念，我们的宇宙是由时间和空组成的。时间空之间的关系是空之间的结构比普通三维空之间的长、宽、高三个轴多了一个时间轴，这个时间轴是虚轴。

关于什么决定了第四维空的介绍就到此为止。感谢您花时间阅读本网站的内容。别忘了多搜索一下第四维空是什么时候形成的，是什么决定了第四维空。

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