2019四维空间知识.doc

四维空间知识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。

目录[[url=javascript : void(O)]隐藏[/url]]"维"的定义四维空间的轴对称性四维空间概念解析四维空间从零维空间到四维空间摘要关键词正文参考文献1.《四维画法几何学》2.《分形的哲学漫步》3.《解析几何》4.《数学哲学》时空为何是四维的物理世界的四维空间相关事件事件一：事件二：事件三：事件四：多维空间具体维数0维一维二维三维四维其余的维数还有："维"的定义四维空间的轴对称性四维空间概念解析四维空间从零维空间到四维空间摘要关键词正文参考文献1.《四维画法几何学》2.《分形的哲学漫步》3.《解析几何》4.《数学哲学》时空为何是四维的物理世界的四维空间相关事件事件一：事件二：事件三：事件四：多维空间具体维数0维一维二维三维四维其余的维数还有:［编辑本段］"维"的定义一维是线，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：0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.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.［编辑本段］四维空间的轴对称性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。

［编辑本段］四维空间概念根据爱因斯坦相对论所说：我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓四维空间。

由于我们在地球上所感觉到的时间运行很慢，所以不会明显的感觉到四维空间的存在，但一旦登上宇宙飞船或到达宇宙之中，使本身所在参照系的速度开始变快或开始接近光速时，我们能对比的找到时间的变化。

如果你在时速接近光速的飞船里航行，你的生命会比在地球上的人要长很多。

并且，钟在飞行的火箭中变慢也用事实证实了这一点。

这里有一种势场所在，物质的能量会随着速度的改变而改变。

所以时间的变化及对比是以物质的速度为参照系的。

这就是时间为什么是四维空间的要素之一的原因。

［编辑本段］解析四维空间什么是四维？现在的说法是三维空间加上时间这一维，构成所谓的四维空间。

然而，这种说法是一击即破的。

为什么？我们可以从二维来考虑。

一个二维生物（如果有的话），他们考虑所谓的三维空间绝对和我们所认识的三维空间不同--它们会把时间作为第三维，因为他们无法感受这一维的存在。

同样，我们现在也走进了这个误区，把时间算做第四维。

可能四维生物看到我们在宣扬这种思想时，也在为我们叹息。

那么时间算不算一维？在我看来，时间应该算是一维，即在多维生物本身的维度之外再加N维，构成新的M+N隹空间，而且这样也有助于帮我们解决一些问题，也可以使我们对比三维维度更高的空间加深认识。

有一个更新的构想，即所有的维度都是由时间构成，没有时间，就没有空间，包括最基本的一维空间。

这应该好理解，因为没有时间，空间本身的存在就没有任何意义，因为时空本身就是不能分割的整体。

那么，为什么一种时间可以形成不同的维度空间？这里，我们可以把时间看成是一种可以分解的常量。

时间可以分解，这一句话理解起来可能有点困难。

但是，只要想通了道理也是很简单的。

要明白这个道理，首先必须了解两点。

第一是时空的不可分性，这一点估计大家都明白，离开了空间谈时间，或者离开了时间谈空间，都是毫无意义的。

第二点是时间的多样性，这一点了解起来可能有一点麻烦。

在日常生活中，我们接触到的都是时间的合成体，也就是各个分时间有机结合形成的一个总的时间体系。

可能你们会觉得我是在狡辩，其实不是。

只要你们换一个角度去想，一个结果，可能是几个不同的原因形成的。

就拿运动来说，我们观察到的一般都是几个不同运动产生的一种运动的结合体，即合运动。

关于时间，我们也可以这样去想。

我们看到的时间结合体，可以是由物体运动的时间，历史时间（即经历时间）和其他的一些时间构成。

而运动时间，我们又可以看成由上下运动的时间，左右运动的时间和前后运动的时间。

当然，划分方法是多样的，这就构成了时间的多样性，至于如何去划分，这就要由不同的情况而定。

一部分时间对应一段空间。

在这个不完整的空间里，时间起到了决定性的作用。

我们之所以是三维生物，是因为这个维度的空间里只存在三维的时间。

时间的不完整决定了空间的不完整。

我们不能认识其他维度的空间，是因为我们不具备在那个空间里面运动的时间。

时间的多样性决定的空间的多样性。

同时，因为时间的不同分解方式，注定了我们的三维空间也是相对的，它可以被命名为一维，二维，甚至是任意维--完全取决于不同的分解方式。

时间是决定维度的关键，同时，它也是决定低维物体高维存在方式的关键。

让我们看看科学上的说法：低维是空间上的缺陷，它们不具备在高维世界内运动的空间。

关于这一点，有一个疑问，那就是我们怎么可以发现这个缺陷。

我们认为的低维不存在某一个空间长度，是因为我们无法确定它有那一个长度，也就是我们现在用最好的设备也无法观察到那一个长度差。

那么，将来呢？我们现在无法认证，可能将来会有人证明那个低维物体确实属于高维。

因此，低维与高维并不存在所谓的空间差。

那么，我们如何区别高维与低维？很简单，用时间。

用时间去解释任何一个维度空间，我们也可以认为，低维之所以比高维低级，是因为它们存在时间上的缺陷，它们无法在时间范畴内感受高维的存在。

所以，我们要去了解低维或者高维，先要知道它们存在的时间范围。

高维与低维之间可以实现转化，道理是很简单的，只要加入或者去掉一个时间单位就可以了。

然而说起来很容易，做起来却很复杂，我们对时间的概念都是如此模糊，要想在空间范围内实现时间的转化就更困难。

对四维空间，一般人可能只是认为在长、宽、高的轴上，再加上一根时间轴，但对于其具体情况，大部分的人仍知之甚少。

有一位专家曾打过一个比方：让我们先假设一些生活在二维空间的扁片人，他们只有平面概念。

假如要将一个二维扁片人关起来，只需要用线在他四周画一个圈即可，这样一来，在二维空间的范围内，他无论如何也走不出这个圈。

现在我们这些生活在三维空间的人对其进行"干涉"。

我们只需从第三个方向（即从表示高度的那跟轴的方向），将二维人从圈中取出，再放回二维空间的其他地方即可。

对我们这些三维人而言，四维空间的情况就与上述解释十分类似。

如果我们能克服四维空间，那么，在瞬间跨越三维空间的距离也不是不可能。

［编辑本段］从零维空间到四维空间从零维空间到四维空间-浅谈几何中的纯概念研究（马利进陇东学院数学系甘肃庆阳745000）摘要几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。

关键词零维；一维；二维；三维；四维；n维; 几何元素；点；直线；平面。

正文n维空间概念，在18世纪随着分析力学的发展而有所前进。

在达朗贝尔•欧拉和拉格朗日的著作中无关紧要的出现第四维的概念，达朗贝尔在《百科全书》关于维数的条目中提议把时间想象为第四维。

在19世纪高于三维的几何学还是被拒绝的。

麦比乌斯（karl august mobius 1790-1868）在其《重心的计算》中指出，在三维空间中两个互为镜像的图形是不能重叠的，而在四维空间中却能叠合起来。

但后来他又说：这样的四维空间难于想象，所以叠合是不可能的。

这种情况的出现是由于人们把几何空间与自然空间完全等同看待的结果。

以至直到1860年，库摩尔（ernst eduard kummer 1810-1893）还嘲弄四维几何学。

但是，随着数学家逐渐引进一些没有或很少有直接物理意义的概念，例如虚数，数学家们才学会了摆脱"数学是真实现象的描述"的观念，逐渐走上纯观念的研究方式。

虚数曾经是很令人费解的，因为它在自然界中没有实在性。

把虚数作为直线上的一个定向距离，把复数当作平面上的一个点或向量，这种解释为后来的四元素，非欧几里得几何学，几何学中的复元素，n维几何学以及各种稀奇古怪的函数，超限数等的引进开了先河，摆脱直接为物理学服务这一观念迎来了n维几何学。

1844年格拉斯曼在四元数的启发下，作了更大的推广，发表《线性扩张》，1862年又将其修订为《扩张论》。

他第一次涉及一般的n维几何的概念，他在1848年的一篇文章中说：我的扩张的演算建立了空间理论的抽象基础，即它脱离了一切空间的直观，成为一个纯粹的数学的科学，只是在对（物理）空间作特殊应用时才构成几何学。

然而扩张演算中的定理并不单单是把几何结果翻译成抽象的语言，它们有非常一般的重要性，因为普通几何受（物理）空间的限制。

格拉斯曼强调，几何学可以物理应用发展纯智力的研究。

几何学从此开始割断了与物理学的联系而独自向前发展。

经过众多的学者的研究，遂于1850年以后，n维几何学逐渐被数学界接受。

以上是n维几何发展的曲折历程，以下是n维几何发展的一些具体过程。

首先，我们将点看作零维空间，直线看作一维空间，平面看作二维空间，并观察以下公设：属于一条直线的两个点确定这条直线。

1.1属于一条直线的两个平面确定这一条直线。

（比较这个公设和公设1.1）o1.2属于同一个点的两条直线也属于同一个平面。

（公设1.2的推论）1.3属于同一个平面的两条直线，也属于同一个点。

1.4可以推断出：1.具有相同维数的两个空间，在某些条件下，确定另一个高一维的空间。