目前,处于三维空间的人类是无法想象出四维空间生物眼中的世界,就好比由点线面组成的二维世界的生物,他们同样无法想象我们所处的空间世界。

四维空间,这个从孩童时代就出现在我们课本中的词,直到现在我们依然无法真正的理解它。

就像我们观察二维上的事物一样,是不是也会有四维生物在观察我们?

在这之前,必须先理解“四维”是什么。

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三维

四维空间是什么样?

所谓四维空间,从字面意义上很容易理解,那就是在我们现在的三维空间的基础上多了一个维度,虽然四维空间目前仍然是一种猜想,没有被证实存在,但是人们普遍认为四维空间的最后一维是时间维度。

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四维

作为一个数学概念,四维空间的提出源于19世纪德国数学家黎曼,正是因为这个概念的提出,后人才能够更深入的理解空间的概念。而真正将第四维认作是空间维度的,是创造了相对论的爱因斯坦。

爱因斯坦的理论体系中,时间和空间是相互依存的,不能将双方分开来看。通过爱因斯坦对于四维空间理解,人类才第一次正视了时空相对性的问题,并又因此衍生出了引力子、时空弯曲等物理概念,将四维空间的概念开始向宇宙学领域延伸。

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四维空间概念的诞生,为科学家们提供了更加广阔的想象空间。在二十世纪前期,数学家卡鲁扎在广义相对论的基础上,再一次丰富了四维空间的理论体系,他认为在加上时间维度的四维时空的基础上,或许还有其他额外的空间。

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从卡鲁扎的概念中我们可以得知,那时人类已经开启了研究四维以上——更加多维的空间概念。另外科学家克莱因也曾提出四维空间弯曲的概念,而且在他的理论中认为,所谓的空间弯曲是微观的,曲率极小,在现实世界中是永远无法观测到的程度。

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通过一代代科学家对于四维空间的深入研究,人们终于对四维空间有了一个大体的认知,所以可以发现在后世的运用中,这个概念性的数学概念不仅出现在理论物理、高等数学的研究中,甚至已经在科幻小说、电影甚至是游戏中应用,为人类提供更加新鲜刺激的画面和想象空间。

如果人类生活在四维空间会是一番什么景象?

作为三维空间内的主宰,人类无数次都幻想着去四维空间看看光景,虽然从现实出发,目前的人类无法实现这个愿望,但是我们可以幻想一下,如果我们真的去到四维空间内,会看到什么?

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由于多了时间这一维度,导致在四维空间内,时间变成了一个清晰可见的轴线。当时间的走向变得清晰明了,人们便可以看到自己的过去和未来。试想一下到那时,人类是否间接的实现穿越时空的梦想?

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很多人都想去四维空间看看,但其实真正的四维空间真的不一定是我们这些三维生物能够适应的。举个简单的例子来说,此时的你或许正在拿着手机看这篇文章,作为一个长方体的手机,你看它的时候最多只能看到三个面,有一个面永远会被其他面遮挡导致你无法看到。

但是四维空间便不同了,由于比三维多了一个维度,所以在那里你可以看到物体的所有面。

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另外在四维这样一个全新的空间内,事物的移动速度也会变的不同。在我们的三维空间内物体的移动最多八个方位,但是在四维空间内,因为时空的弯曲,导致事物在移动时很有可能发生在时间轴上,也就是实现时空穿梭。

除此之外,人们必须思考一个问题,那就是一旦进入到四维空间,作为三维生物的我们是否能够保持现在的完整体?毕竟时空都已经弯曲,人类的躯体又怎么可能抵挡呢?

所以曾经有科学家就提到过,如果人类进入四维空间,那么就会从一个完整体转变成粒子态。而且随着时空的变化,人类的躯体也会随之扭曲来适应空间的变化。

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而躯体状态的改变只是开始,人的思维方式也会随之发生变化,所以当人类闯入四维空间,就好像闯入了一个非常乱的毛线球中,你需要花费大量的时间去理顺思路,而这个过程是非常痛苦的,甚至可以说是人类所不能够接受的。另外作为三维空间的生物,人类是否能够和四维生物和平相处,也是一个未知数。

由此可见,遨游四维空间人类所要承受的改变是巨大且不会被轻易接受的。

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除了四维,最高到几维?

有了四维空间的概念,那么后续的五维、六维甚至是十二维空间的提出也就变的顺理成章了。为什么人类总是执着于研究多维空间呢?其实这对于人类认识宇宙空间来说至关重要。

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我们举个最简单的例子,在广袤的宇宙空间内,能够被人类所观察到各种类型的天体仅占5%左右,剩下的宇宙空间被暗能量和暗物质充斥着。所以研究这些看不到物质才会对宇宙空间有更加清晰的认知。

那么问题来了,由于人类根本无法用肉眼看到这些物质,又谈何研究呢?所以为了解决这个问题,科学家们通过研究多维空间,通过这些不寻常的理论去解释宇宙中的各种现象和规律。

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一直以来人类都在不断的探索着宇宙的本质,但是随着科技的不断发展,一些奇怪的现象被发现后,人类反而越来越不能够理解宇宙的形成和演化。所以探索多维空间,也是为了能够帮助人类拓展思维方式,只有打破常规,突破现有的认知,人类才能进一步的推送科技和人类文明的发展,最终达到认识宇宙的目的。

如果你对物理学比较感兴趣,那么一个理论你肯定经常看到,那就是超弦理论。所谓超弦理论,简单来说就是组成物质的最小单位并不是粒子,而是一条条线状的弦,当一个物体处于不同的振动强度下,会呈现出不同的性质。

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超弦理论并不是某一位科学家提出来的,可以说它是几代科学家共同探讨出来的话题。除了在物理学的广泛运用,超弦理论和多维空间也有着极为密切的关系。因为根据超弦理论的内容,在不同振动强度下物质所呈现的性质不同,所以科学家们必须通过更加多维的空间来对这种现象进行多角度、多层面的解释。

于是十二维的空间改变也就因此诞生了,由于四维空间人类已经不能够理解,所以十二维空间是人类所不能够想象的,目前科学家通过推测已经初步建立了十二维空间的概念,但也仅仅是为了服务于物理、数学等模型,仍处于探索的阶段。

人类对于空间的理解之路,任重而道远。