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天天百事通！三维空间和四维空间的区别（为您解读四维空间）

2023-06-17 10:19:30 来源：互联网

简单说就是：四维空间比三维空间装得更多。有些人会把四维空间比作是妖魔鬼怪，认为四维空间很虚幻，我们很难想象四维空间到底是什么样子的。但科学家并不这样认为，他们试图用四维（高维）空间诠释自然规律。

解读四维空间，它与三维空间的区别是什么？

(相关资料图)

简单说就是：四维空间比三维空间装得更多。有些人会把四维空间比作是妖魔鬼怪，认为四维空间很虚幻，我们很难想象四维空间到底是什么样子的。

但科学家并不这样认为，他们试图用四维（高维）空间诠释自然规律。

那么，到底什么是四维空间？

用数学语言描述就是，四条相互垂直的直线同时穿过一个点，组成的空间就是四维空间。

但显然，这种数学描述在我们看来是难以理解的，甚至是不靠谱的：数学早就告诉了我们，通过一个点只有三条相互垂直的直线，哪来的第四条呢？

我们无法想象第四条直线到底以何种方式存在，这很正常，因为如果第四条直线存在，肯定不在三维空间，而是另一个维度。就像一个二维生物（假设存在）很难想象一个点有三条相互垂直的直线一样。

简单讲就是，四维空间更多地体现在数学概念里，比较抽象。而我们需要的是具体的物理学描述。

下面就尽可能地猜测四维空间的某些特点。

第一，四维空间比三维空间具有更大的包容力，因为多出来一条维度。直白来说就是，四维空间比三维空间更大。

第二，在四维空间里，想要从某个地方去往另一个地方，有更多的轨迹方向可以选择。这就像我们所在的三维空间与二维空间的区别，从一个地方到另一个地方有更多的路径可以选择，而二维空间里只有一个路径。

同时，如果一个人在四维空间里运动，在三维空间里的我们看来，他会突然消失，然后在其他地方突然出现。

第三，在四维空间里，可以把三维空间进行折叠，轻松实现时空穿梭。这就像三维空间里的我们可以把一张纸折叠起来，实现虫洞效应一样。

四维空间里的物体到底是什么样子的呢？

简单说，就是一种叫做“超体”的东西，超立方体。在超立方体里，每一个面都相当于三维空间中的立方体。

以上只是对四维空间的一些猜测和想象。不过科学是非常严谨的学科，科学家需要的不仅仅是想象和猜测，更需要实证还有对科学发展的一些帮助。

而爱因斯坦把时间当成一个维度，引入了物理学界，就让物理学的发展焕然一新，这也启发了科学家们的思维：当在物理学中引入高维空间后，物理定理和大自然法则的描述变得更加容易，更加简单。

这也是为什么，如今的很多前沿物理论思想都是以高维空间为基础和前提的，因为在我们的三维空间里，很多大自然法则是无法兼容，甚至会出现相互矛盾的结果，比如广义相对论和量子力学。

而一旦把大自然法则放置在高维空间里，利用高维空间的超对称性，矛盾瞬间化解，完成统一。

科学家们追求的就是终极的大统一理论，而利用高维空间追寻大统一理论，看起来更为简单，也更加简洁！

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