電影中常提到的四維空間是什麼

科幻電影中經常聽到這樣的詞“四維空間”,那麼到底什麼是四維空間呢?

根據愛因斯坦的相對論,我們生活中所面對的三維空間加上時間構成所謂的四維空間。由於我們在地球上所感覺到的時間很慢,所以不會明顯的感覺到四維空間的存在,但一旦登上宇宙飛船或到達宇宙之中,使本身所在參照系的速度開始變快或開始接近光速時,我們就能透過對比,發現時間的變化。

比如你在時速接近光速的飛船裡航行,你的生命會比在地球上的人要長很多。這裡有一種勢場所在,物質的能量會隨著速度的改變而改變,變化而變化。所以相對來說時間的變化及對比是以物質的速度為參照系的。這就是時間為什麼是四維空間的要素之一。

電影中常提到的四維空間是什麼

從廣義上講:維度是事物“有聯絡”的抽象概念的數量,“有聯絡”的抽象概念指的是由兩個抽象概念聯絡而成的抽象概念,如面積。所以四維就是四個有聯絡的抽象概念組成的,第四個抽象概念是實時間,第四聯絡值為速度。

在物理學中描述物質變化時所需的引數,這個引數就叫做維。幾個引數就是幾個維。比如描述“門”的位置就只需要角度,所以是一維的而不是二維。

簡單地說:零維是點,沒有長度、寬度及高度。一維是由無數的點組成的一條線,只有長度,沒有其中的寬度、高度。二維是由無數的線組成的面,有長度、寬度沒有高度。三維是由無數的面組成的體,有長度、寬度、高度。

因為人的眼睛只能看到二維,二維生物看對方只有一條線。人的雙眼看到的是兩個二維投影,經過大腦處理形成一個整體的視覺。

一個簡單的說法:N維就是兩個以上的N-1維物體垂直所形成的空間。

因為,人類只能理解3維,所以後面的維度可以透過數學理論構建,但要仔細理解就很難。在量子力學,仍在建立的弦理論,認為世界是11維的。(十維空間+一維時間)

電影中常提到的四維空間是什麼

人類如何感受到四維空間?

首先:除非真的與之接觸,否則單憑想象恐怕無法圖形化的描述出真正四維時空的樣子,因為人類世界本身存在於於三維時空中,即使真有一個將我們內部完全暴露出來的第四維,我們也無法在三維世界中將其描畫出來。

但如果一定想要描述的話,我覺得首先必須理解四維人是怎麼看東西的,我們身為三維人,觀察世界使用的是二維的切面,這就是為什麼我們能用一張紙畫的畫或者一張照片來描述我們觀察到的影像,如果存在一個二維人,那麼他看到的就是一維切面,即一條線,一維人則應該只能看到點,那麼可以推斷,四維人看到的東西是真正的三維切面(不是三維影像,我們三維人無法想象三維切面的樣子)。

形象一點描述,在三維世界,你看得到我的臉,說明你看不到我的後腦勺,更看不到我的大腦,而且從不同的角度看我的頭成像也是不同的,但對四維人來說,不僅我的臉和後腦勺可以一起看到,就連大腦和血液也能展現在他的面前。

就像我們在紙上面畫一個人臉,不管我怎麼調整這張紙,最多會出現上下顛倒的感覺(這是第三維在其作用,即立體感),但這個臉不會因為我把紙顛倒過來就變成另外一種樣子。

電影中常提到的四維空間是什麼

人進入四維空間會怎麼樣

劉慈欣在三體當中,就寫了一段類似的故事。

如果身處三維世界的我們不慎進入了四維空間,會看見什麼?

即使是封閉得最嚴密的保險櫃,你依然可以從一個“側面”看見裡面的全部內容。

不僅如此,你甚至能看見裡面每一顆螺釘的耦合方式。

你能看見自己的肌肉,自己的骨骼,以及血管裡面流動著的血液,就好像你自己被解剖了一樣

然而很奇怪,雖然血液就在你的眼前流動,但它們不會灑出來。

世界上所有的牆對你來說都是形同虛設,因為只要你願意,你完全可以從另一個“側面”繞過它。

電影中常提到的四維空間是什麼

當你從四維空間回到三維世界,你在三維世界裡面的朋友會看到什麼呢?

這取決於你以什麼角度,用身體的哪個部分首先跨越回三維空間。

比如你是先把腳伸進來,那麼你朋友看到的將是在空氣中憑空出現的一雙鞋,這雙鞋慢慢往上張出了一雙小腿

然而當你朋友轉到另一個角度看你時,他必然會驚訝得說不出話來,因為他將會看見在你小腿和空氣的交介面是兩個整齊的圓形斷面,就像切開的午餐肉一樣,他可以看見你的骨骼,你的肌肉,你的血液它們正隨著你的小腿的出現而不斷地生長!或者說不斷地出現!

如果你朋友有膽量用手去摸你的小腿的斷面,他甚至能感覺到不斷出現的斷面將他的手慢慢的頂起來,他這樣撫摸著你的“斷腿”,並不會對你造成傷害,除非他用尖銳的物體扎它。

因為你只是從另一個維度跨入這個空間而已,這樣做只會把這空間裡原本存在的事物推開

就好像掉進水裡的石頭把水排開一樣。

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