比三维多一个方向,为什么直到现在,人类也想象不出四维空间?

爱因斯坦认为,人类所感知到的宇宙属于四维时空结构,也就是三维空间+一维时间,但空间真的只有三维?时间又真的只有一维吗?

比三维多一个方向,为什么直到现在,人类也想象不出四维空间?

在物理学最新的弦理论和超弦理论中,四维时空只是宏观上的尺度,在人类无法直接感知到的微观世界中,有多达11个维度蜷缩在其中。

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甚至在那里,时间也不是呈现一维单箭头形状的,而是多了一个维度,变成了二维散射性平面,在二维时间中,事物将不再单线程发展,而是在一瞬间发散出无数种可能性,就好像万花筒的瞬间展开一样。

但目前的问题是,我们可以从一维想象出二维,从二维想象出三维,为啥偏偏不能从三维想象到四维呢?

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科学界认为这和人类大脑自身的局限性有关,因为大脑本身只是一团三维空间中的肉块,不论附着在这团肉上的思想有多么精妙,他也不可能凭空想象出一个他从没体验过和见过的维度,也想象不出另一个方向,就像千年前的古人做梦不可能梦到手机和电脑的操作系统一样,因为他从未见过。

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迄今为止电脑模拟出的四维画面,都只是真实的四维物体在三维中的投影而已,是数学家们描述四维空间时的公式具象化,本质上这些画面还是三维。

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在电影《星际穿越》中,主角在最后进入了未来人类给他设置的多维时空,在这里他看见了自己女儿卧室在时间场合中的所有断面,这便是多维时空最典型的表现之一,即时间的多维化,所以主角才能像串门一样随意抵达任何一个时间断面中的女儿卧室,并用引力波或者看起来像弦的东西对手表指针施加影响。

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用简单的科普语言来描述的话,一维就是一个点,二维是一个平面,三维是一个存在长宽高且区分内外的空间,四维也是一个空间,但由于四维比三维多了一个我们想象不出来的方向,所以从四维看三维,就能直接看到三维空间的内部,能在不打开盒子的情况下直接看见盒子里的东西,甚至是把它拿出来。

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这种犹如神迹一般的操作,其实在三维世界中也经常发生,比如我们拿走放在蚂蚁眼前的一颗糖时,这颗糖在近似于二维生物的蚂蚁面前就是凭空消失的,同理,我们想困住蚂蚁也许只需要画画圈圈圈住它就行,但想困住三维空间中的人类的话,画圈圈是肯定不管用的,得围墙再加上房顶才行。

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思来想去,宇宙中唯一真正能称得上是四维空间入口或者说通道的,只有爱因斯坦广义相对论中的虫洞了。

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因为就像把一张纸上的两点对折然后戳个洞连在一起一样,虫洞也是把两个点连在一起,不同的是虫洞连接的是两个位于三维时空中的点,所以从某种意义上来说,虫洞的存在就相当于在三维空间站又加了一个方向,让穿过虫洞的物体可以在瞬间跨越千万光年。

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甚至虫洞本身也许并不是一个洞或者球,我们看见的它只是它在三维空间中的投影而已,不论如何,四维空间对于人类都是十分神秘的。

那么人类有可能活着进入四维空间吗?

比三维多一个方向,为什么直到现在,人类也想象不出四维空间?

科学界认为不太可能,因为在多了一个方向的四维空间中,三维构造的人类很可能连呼吸都无法正常进行,但如果未来能造出四维宇航服的话,获得崭新视角的人类大脑也许会迎来新一轮的变革,人类也将再次进化。

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页面更新:2024-03-10

标签:多维   爱因斯坦   方向   人类   科学界   维度   蚂蚁   时空   时间   空间

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