零维是点,一维是线,二维是面,三维是体,那么四维是什么?

2024-11-18 06:26:51
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回答1:

四维空间对应超体,其中球对应超球体,立方体对应超立方体。

人类大脑能模拟三维空间中的复杂模型,但是要模拟四维空间就非常难,主要原因还是四维空间包含的信息太多,人类大脑难以处理,而且低维空间中难以展现高维空间的所有信息。

对于四维空间,我们能做的理解方式就是类比,用低维类比高维,从而推断出高维空间具有的性质,为了表现四维空间中的规律,我们需要对其进行降维处理,我们一步一步来。

数学是非常好的工具,可以帮助我们处理一切维度,数学中降维方式之一就是“投影”,本质上投影就是一种函数变换,把高维物体的某些信息放到低维中展现。

一维投影

零维是点,点在N维空间中,就有N个变量来描述点的位置;一维是线,在数学中线是一组连续点坐标的集合,如果把一维的线投影到零维空间,就是一个点。

二维投影

二维是面,在数学中,二维是无穷根线组成的面,面在一维中的投影是线。

三维投影

三维是体,比如三维中的立方体,立方体在二维平面中的投影就比较复杂了,不同角度下的投影,会得到不同的形状,可以是矩形或者其他多边形。

如上图,无论在哪个角度,二维平面中的投影都只能是平面图形,每次投影得到的图形,只包含立方体的一部分信息;随着各个角度的变换,三维立方体的信息才会全部展现出来。

四维投影

立方体对应超立方体,球体对应超球体,但是我们无法想象四维空间中的事物;不过我们类比以上投影,可以推测出,超立方体在三维空间中的投影具有以下性质:

(1)在三维空间中,超立方体的投影表现为三维立体图形;

(2)随着投影角度的变化,三维中的投影会出现不同的形态;

(3)最简单的三维投影图是立方体;

要根据以上性质去想象超立方体是很难的,上图展示的,就是超立方体在不同投影角度下的三维形态。超立方体包含的信息量,远远高于三维中的立方体。

高维投影

人类无法想象高维事物,但是数学可以帮助我们理解高维事物的性质,比如著名的卡拉比-丘成桐空间,就是一个六维空间,这个六维空间在三维中的投影,可以用计算机模拟出来,如下图。

回答2:

我们的世界是四维的

一维的东西可以容纳所谓的零维(直线是由点组成的)

二维的东西可以容纳一个维度(可以在纸上画一条直线)

三维的东西可以容纳两个维度(在盒子里放一张纸)

四维:我们的世界是四维的。为什么是四个维度?因为我们的世界有四个元素:长度、宽度、高度和时间。那么,如何从三维空间来理解四维时间呢?例如,你现在给自己拍照,录制你的3D!那时,4D可以理解为一张记录你一生的照片。如果你能看到整个生命的四维空间。也就是说,他可以随心所欲地经历你的过去和未来!也可以理解为三维运动!

根据上述推理:

这五个维度是:突破你个人的四维空间。也就是说,你的生命是四个维度,那么你生命之外的维度就是五个维度:整个世界或宇宙的过去和未来!例如,如果你是一个五度空间的生物,你可以旅行到古代或未来!

六维空间是平行空间,基于五个维度的平行空间

七个维度是平行的空间

八维是神:他们可以跳进平行的空间,看到世界上的一切。因此,中国自古就有八维空间。跳出三界,而不是五行,5+3=8。它只有八个维度!那是上帝!孙悟空是一个跳出三界的生物,不在五行之中,也就是传说中的神仙!

例如,根据弦理论,粒子被视为长度为普朗克尺度的一维弦。在引入费米子坐标之后,科学家们提出了超弦理论。

超弦理论认为平行宇宙时空必须有十维空间,时空也存在超对称性,但不存在真空稳定态问题。超弦理论的形成意味着这种平行宇宙不是由粒子和场组成的。宇宙不仅是四维时空,而且是多维的。0维超弦理论避免了量子力学与广义相对论相结合时遇到的重整化问题,将强力、弱力、电磁力和引力四种基本力联系起来。

我们处在一个四维时空,三维时空加上一维时间。需要指出的是,我们所知道的牛顿、广义相对论、电动力学和量子物理学可以存在于高维时空中,不仅可以存在于四维时空中,而且可以存在于更高维度中。

综上所述,在现有科学领域,在缺乏更多证据的情况下,(超弦理论仍存在争议)。我们只能理解为:在四维空间中,四维是三维延伸的方向(或空间)。(也就是说,零维是奇点,一维是点延长线,二维是线的延伸面,三维是平面的三维延伸,四维是三维延伸的空间(或方向),因为随着时间的推移,会产生无数的空间。M理论是弦理论的延伸,超弦理论发展了自弦理论。弦理论与传统基本粒子理论的区别在于,它不把基本粒子看作粒子,而是把它看作一维弦。显然,这种思维方式完全颠覆了以往所有的宇宙学理论。因为我们总是基于现有的可观测物质理论。

回答3:

四维就非常简单了,没有唯独就是一个点,因为是一个线,二维就是咱们说的二d。三维就咱们说的三维立体,但二维是一个平面,三维只是增加了一个左右。三维的左右并不是代表他没有高度,而是不能随意改变高度,你可以让他随便向左向右,随便前后。但就是不能一直往上或一种下。到了四维这里就成为了你可以随意上下。
有一句话叫做,人是一个三维生物生活在一个四维的世界里。种种迹象都表明了,咱们所生活的世界是一个四维世界,他比三维多了一个高度,这个高度是可以随意改变的。比如说鸟儿,他就可以随意上下,可我们人类却不行,我们需要借助工具。四维就在我们身边,怎么还可以提到五维。它可以穿梭到任意一个时间点,原本时间轴他是固定的,你的选择只能看见一个画面。而五维你可以随意跳跃时间轴,原本这个时间点你没有选择,却可以看到你没有选择后的画面。而家的三维和五维之间的四维,就可以很好的解释。
这个问题问的有点……。从二维开始,咱们可以前后走了吧,这个前后是指生活在二维世界的生物,我们看到的可能是左右,其实人家只有前后。而到了三维呢,你就可以左右行走了,但是你不能跳,因为一旦跳的话就多了一个维度 这个就是四维。一个在我们身边却毫无存在感的维度,很多人会说我们生活在三维的世界,但是相对于二维比较,三维的东西是不是被你们说多了?人家二维才有前后,三维不仅有了左右还有上下。是不是有点,太多了,所以上下这个轴它就是属于四维的。
想要证明也非常简单,无非就是证明上下轴不是三维,证明五维已经不仅还有了上下轴,已经摆脱了时间轴。说到这里可能有人还是不理解,明明咱们生活的就是一个三地立体世界。又拿鸟儿来举例的话,他还真不就是随便飞,他是有一个飞行极限的。可如果这么说的话,那咱们人类岂不是连二维生物都不如?人家二维想往前走就往前面走,反观咱们三级的人类呢?前后走他是有一个极限的,除了地球不就没氧气了吗?很显然怎么不能这么分析,这么分析他是不对的。那么该如何证明鸟儿可以自由飞翔,让他可以处在上下之间来回穿梭呢?只要揭开这个就好解释了,其实限制鸟儿飞翔的他是大气压。那限制人类前后走的呢,他是地球,因为没了地球人类就没有氧气了。但是我们之前说过了这个观点是错误的,因为他把这个事情限制住了。多了一个前提,所以咱们不应该说,鸟儿有一个飞行极限,应该说他是被某些东西限制住了,只要不被限制住他就可以自由飞翔。
此时肯定又有人要问,人类不就是被翅膀限制住了吗?这也是一个前提,难道我们人类在四维的世界里头被三维的事情限制了?如果这么问的话,我也确实不能很好答复,但人类制造出的飞机解决了,它可以实现像鸟儿一样上下飞翔,拜托了上下限制。也许,这就是大自然给我们人类关上一扇门,却悄悄打开一扇窗吧……

回答4:

点动成线,线动成面,面动成体体动成超体。点可以向任意方向移动,就像零向量可以和任何非零向量平行。线动成面,如果一条直线移动的方向不和直线平行,有垂直方向的分量,线就能动成面。面有四个伸展方向,有垂直于平面的分量,面就能动成体,对于三维生物来讲空间只有一个,想知道四维超体长啥样就要知道共同垂直于三条两两垂直的直线的直线在哪,否则永远没有超体可言。不能想象出超体,但是我们可以画出超体的投影,将正方体斜向移动出的图形就是超体在三维空间的投影,超正方体的特点是有四条两两垂直的直线交于一点,这个点是超体的其中一个顶点,四条线段都是边。这是平动的解释。图形可以平动和转动,转动也可以出现超体,一个点是零维也可以看成任何一维暂且不谈,一个射线沿着顶点转能够转出一个平面因为像物理那样,除匀速转动外任意转动在除轴心外任意一个点上有两个加速度,向心加速度和切向加速度已经是二维所以不用强调如何转,匀圆合力指心,加速度指心,但是它有切向速度,所以无所谓如何转。同理一个半面沿着边界直线旋转,能转出空间。一个半空间沿着边界面旋转,怎么转我也不知道。
反正知道这两种的其中一种,就能知道超体长什么样了

回答5:

四维是体加一条时间线,人生活在四纬,却是半四维生物,人只能走正时间线,不能走负线。
五维是在四维上加一条时间y轴
六维是在五维上加一条时间z轴
七维是在六维上加一条规刚x轴
……
十维就是零维