第413章 四维空间

四维空间不同于四维时空，四维空间指的是标准欧几里得空间，可以拓展到n维；四维时空指的是闵可夫斯基空间概念的一种误解。人类作为三维物体可以认识四维时空但无法认识四维空间，因为人类无法认识第四个空间维度。

通常所说时间是第四维即四维时空下的时间维度,四维空间的第四维指与x，z同一性质的空间维度。

在物理学中描述某一变化着的事件时所必须的变化的参数，这个参数就叫做维。几个参数就是几个维。比如描述“门”的位置就只需要角度，所以是一维的而不是二维。

简单地说,零维是点，沒有长度、高度及数量。一维是由无数的点组成的一条线，只有长度，沒有其中的宽度、高度。二维是由无数的线组成的面，有长度、宽度沒有高度。三维是由无数的面组成的体，有长度、高度、数量。

因为人的眼睛只能看到三维，所以四维以上很难解释。正如一个智力正常，先天只有一只眼睛，一只耳朵的人，即就沒有双眼效应，双耳效应，他就很难理解距离了，他很可能认为这个世界是二维的。

一个简单的说法，n维就是两个以上的n减一维物体垂直所形成的空间。

因为，人类只能理解三维，所以后面的维度可以通过数学理论构建，但要仔细理解就很难。在量子力学，仍在建立的弦理论，认为世界是十一维的。即是指，十维空间加一维时间。

首先，错误的说法是把“四维空间定义为三维空间加时间轴”，而“三维空间加时间维”是另一种说法。前者也并非是什么四维时空，而且本身四维时空就是个伪概念。

很简单，时间只是因为粒子运动、宇宙膨胀而出现的概念，为什么它就能成为第四维。

另外，时空和四维空间的概念是有区别的将四维空间定义为三维空间+时间轴的说法是对于闵可夫斯基空间这个概念的误解，而为什么这个误解这么广泛呢。

很简单，无数所谓的科幻小说甚至于科普读物刻意去硬生生地套用了这么一个东西，造成广泛的读者影响。其中这个里面涉及到了一组四维矢量场，也就是四维矢量依据它们内积的正负号來区分，有几种分类，是类时，是类空，是零或称类光。

然而，关于零矢量一个有用的结果：“若两个零矢量、正交，即零内积值，则它们必定是呈比例关系。”

以上的零基底部的时间方向选定，以及类时向量的概念，让很多人误以为“空间和时间组成了另一个空间”，而实际上上面只是描述了时间和空间的协同作用罢了，这便是前面那个说法的來源。

而实际上时间维是一种替代说法，并不是说第四个维度是时间，和前面那种说法并非一回事，第四维在主流的说法中具有连续性。

著名的数学模型克莱因瓶，第四维穿过三位这个本质多面体，但四维空间的本质还是空间。

而为什么这一维会定义为时间维度呢，是因为某一派观点认为广延的“时间”具有空间性，故而出现的一种替代说法，你要将它叫什么其实都可以，它是一个统一，确定的定义概念下产生的依据不同学派自主概念的命名法。

有些童鞋有点纠结于“时空”这个说法，其实，沒有四维时空这种说法还有另一个理由，也就是时空在近代物理学中的概念本來就是四维的，所以不会冒出五维时空，也不存在时空前面特别说明为四维。

近代物理学某一派认为，时间空间相互且可变，且其变量互相存于其中，而他们在特定条件下所对应的这一个广域叫做时空。

最早的人确实将时空等同于空间加时间轴，现在更多在避开这种本初定义。

时空可能收到物质和能量的影响发生扭曲或者凹陷，且其最小单位是普朗克时间和普朗克长度。这是这个概念的由來，但是很多人把时空和四维空间混用，这两者有相关性，但不能混用。

何不一定是真实现象的描述，几何空间和自然空间并不能完全等同看待，纯概念的研究几何的发展是数学界的一个里程碑。从零维空间到三维空间，尤其是从三维空间到四维空间的发展更是几何学的的一次革命。

对于爱因斯坦的四维空间，人们普遍认为空间有轴对称性，或是中心对称。

譬如，倘若一个三维空间的人进入四维空间，并且按照适当的方式“旋转”一下再回到3维空间，那么他会被‘轴对称’一下。这在3维空间中当然是不可能实现的，除非运用三维版本的麦比乌斯带。

当然，由于沒有人进入四维空间，所以这只是一个从二维空间类比而得的假设，无法进行验证，但是关于时间轴的观点以及时空错乱瞬间的现象与这是相符的。

从二维空间的一个图形是不能在二维空间进行对称的，但进入三维空间，就可以通过进行翻转回到二维空间时，就可以实现对称，因为在二维空间是不能进行翻转的，只能旋转或平移。

因此我们可以推测三维物体进入了四维空间，再回到三维空间可能物体会被“轴对称”一下。

说空间是多少维的提法本身就有问題，应该这样來描述才对，空间以长度为单位來计量，可以看做是三个互相垂直的轴线所包含的区域，但物理空间并不仅限于这些区域，还有能量场、引力场、微观粒子等其存在于空间不能以长度來衡量的区域。

也就是说，空间从长度來看，具有三维特性，但同时还有长度所不能描述的其它特性。

另数学意义上的四维空间在物理模型上是无意义的，因为按照n维坐标的定义，第四维也应是以长度为单位的轴线，这条轴线应是垂直于其它三维的，长度为单位的轴线大家都能感知的。

如果存在，我们肯定能观测到，但大家都知道现实中是找不到这种情况的，所以在现实中，就只有数学意义的三维空间。