我们的世界是三维空间吗?时间是一维的吗?为甚有人说加上时间是四维?

wth_110 1年前 已收到1个回答 举报

5206506 幼苗

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四维空间是一个时空的概念.简单来说,任何具有四维的空间都可以被称为“四维空间”.不过,日常生活所提及的“四维空间”,大多数都是指爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念.根据爱因斯坦的概念,我们的宇宙是由时间和空间构成.时空的关系,是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又多了一条时间轴,而这条时间的轴是一条虚数值的轴.一维是线,二维是面,三维是静态空间,四维是动态空间(因为有了时间),当然这只是一种说法,并 四维空间 不是说第四维就是时间.我们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,没有长、宽、高.一维是由无数的点组成的一条线,只有长度,没有宽、高.二维是由无数的线组成的面,有长、宽没有高.三维是由无数的面组成的体,有长宽高.维可以理解成方向.因为人的眼睛只能看到二维,所以三维以上很难解释.正如一个智力正常,先天没有一只眼睛,一只耳朵的人(这样就没有双眼效应,双耳效应),他就很难理解距离了,他很可能认为这个世界是2维的.就比如说,一条水管,人们普遍认为它是一个三维物体,但把它拿到远处去看,就只剩一条线了(1维) 一个简单的说法:N维就是N条直线两两垂直所形成的空间 因为,人类只能理解到3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,目前仍在建立的弦理论,认为世界是11维的.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,那么他也许会被‘轴对称’一下.当然,由于没有人进入四维空间,所以这只是一个假设.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.正宗的维数研究方法通常离不开人存在原理.譬如讲,如果空间是两维的,则两维动物则不能正常消化.如果空间是四维以上,则世界就会精彩得多.如果我们是四维空间的动物,则彭加莱关于三维球的猜想则不应该是世纪难题.可惜多于三维的空间使万有引力和静电力随距离的变化比三维中更剧烈,使得小至原子核的电子,大至太阳系中的行星轨道不再稳定,很快就以旋涡的方式向远处飞离或者撞到中心上.许多人不能接受人存在原理,认为他和科学传统相违背.科学的方法是从第一原理出发,把万物甚至观察者全推出来.人存在原理却是从观察者存在的条件把宇宙推出来,他们正好处与相反的两极.霍金认为宇宙的边界条件是他没有边界.用卡鲁查-克莱因模型论述,时空本是高维的,而我们之所以感到它是四维的,那是因为额外维都被卷去到我们无法观察到的小尺寸去,比如普朗克尺度.正如一根头发的表面虽然是二维的,但是粗看之下,只剩下头发长度那一维一样.人们称感觉到的空间为外空间,觉察不到的为内空间.时间是外空间中的一维.在用量子宇宙学研究时空维数的济起源时,必须避免人为的调节卡鲁查-克莱因的总维数,以得到需要的外空间维数.因为人为的调节会陷入逻辑循环,这种做法是你想得到多少维的空间都能如愿.因此,可用的卡鲁查-克莱因模型其总维数必须是由第一原理推出的.十一维的超引力模型便由第一原理推出的.自然界也许存在一种所谓的超对称.1980年弗隆德和鲁宾发现了一个十一维超引力的非常美丽的宇宙模型,其内空间是七维球,外空间是四维球.但在经典的框架中,人们无法证明不存在具有其他维数的外时空的解.在量子宇宙学中,瞬子是宇宙创世的籽.瞬子是爱因斯坦方程和其他场方程的解,其中时间和空间坐标不能区分.十一维超引力的创生宇宙的瞬子必须是四维球和七维球空间两个因子空间的乘积.时间若包围在四维中,四维时空随后便展开演化成我们生活中的并感觉到四维的宏观宇宙,否则外时空便是七维的.在带电荷的黑洞创生场景中,宇宙波函数要使用正确的表象,才能算出创生的概率.因为规则瞬子是非常稀罕的,所以研究一般黑洞的创生,必须引进约束引力的概念.找到正确表象不仅对于带电荷而且对于旋转黑洞的波函数至关重要.从同一瞬子出发,在选择正确的表象后,时间在四维球中的创生概率远远大于时间在七维流形中的概率.因此,在量子宇宙学中证明了外时空必须是四维的.

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