四维空间讲解

1、四维空间四维空间并非是指爱因斯坦广义相对论里的三维空间加一维时刻,这是一 个熟悉上的专门大误区.事实上,时刻维是独立于空间维的,一维空间也有时刻, 二维空间也有时刻,三维空间也有时刻,三维空间加上一维时刻组成一个四维时 空,这并非等同于纯粹的四维空间.黎曼几何以后的高维几何学已经进展了很连 年,在超弦理论里宇宙的结构是九维空间加一维时刻, 而M理论里宇宙是十维空 问加一维时刻的H一维时空结构.二维三维四维“四 w轴,N触40地那么,四维空间究竟该如何明白得呢如上图, 两条相互垂直的直线组成了一个 二维空间坐标轴；想像第三条直线穿过交点并垂直于前面两直线,就形成了一个 三维空间的坐标轴；此刻,想

2、像有第四条直线从交点穿过,而且垂直于前面三条 直线,就形成了一个四维空间坐标轴. 但是,这条直线是不可能在三维空间里图 出来的,它事实上延伸到坐标轴交点内部的四维空间中在三维空间里,有前后左右上下六个方向；而在四维空间里,还要多出“里 “外两个方向 .以此 类推,假设是有第五条直线垂直于前面四条直线,那么它必然存在于五维空间中.前面是关于四维空间的描述,接下来咱们再讨论一下四维图形.以三角形为例, 在二维平面里,正三角形有三个极点,而且假设边长等于 1 图1；假设是有第四个极点与前面三个极点的距离都等于1,那么那个点必然存在于三维空间中,组成一个三维的正四面体图2;以此类推,假设是有第五个极点

3、与前面四个极点的 距离都等于1,那么那个点必然存在于四维空间中,组成一个四维的“超四面体.由于那个图形无法在三维空间里画出来,咱们只能用投影的方式研究它的性质.如图3,正三角形的三条垂线相交取得垂心 D,而且D与ABC别离形成三个钝角 三角形.假设是咱们将垂心D “拉到三维空间作为第四个极点,就会取得图 2的 正四面体,原图中三个内部的钝角三角形到三维空间后都变成了外部的正三角 形.一样,咱们再在正四面体内部做垂线取得垂心E, E与ABCLJ离形成四个“扁四面体.假设是咱们将垂心 E “拉到四维空间作为第五个极点,就会取得 一个四维的“超四面体,原图四个内部的“扁四面体到四维空间后都变成了 外

4、部的正四面体.那个图形是由5个极点、10条棱、10个三角面、5个四面体组成 的“超体,很难在脑海中想像出来,由于咱们处于三维空间中.有了上面的根底,咱们开始探讨四维空间的一些重要性质及相关的神秘现象, 为这些图多数无法画出来,因此只能靠想像了.犹如大伙儿所熟悉的,假设是用一个二维的平面去截取一个三维物体,从不同的角度切割会取得各类各样不同的平面图形.同理,假设是用一个三维空间去切割一个 四维物体,也会取得各类各样不同形状的三维“切体. 咱们常常看到UFO艮告 里提到某些UFO具有“变形的水平,高速运动尚能够同意,但变形就很难明白 得了.或许,这并非是由于它们真的在变形,而是由于这些UFM四维结

5、构的,咱们所看到的只是是它自转的时候被咱们所在的三维空间“切割取得的不断 变形的“切体.至于UFO十么缘故要自转,用广义相对论说明确实是模拟重 力；还记得007电影?太空城?里面,当那个环形宇宙空间站停止自转的时候, 里面的人都由于失重飘了起来假设你是一个二维的平面人,生活在清明上河图里,你眼中的世界会是什么样子 呢是点和线！没错,你所看到的只能是一个由杂乱无章的点和线组成的世界,而只有到了三维世界,你才会觉察那是一幅精美的图画. 这也就意味着,一个人 只有到了更高维的空间才能一览无余地看到所在空间的全貌；咱们生活在三维空间里,但事实上咱们看不到那个空间的全貌,假设是咱们在四维空间里观看那个世

6、 界,某些看似杂乱无章的古代遗迹可能就会变成一幅奇异的图画.还有类似“大眼的现象.某些宗教修行到了一按时期的人,能够坐在一间屋子 里却看到整个城市一一并非是像望远镜那样逐区扫描,而是一览无余地看到所有 建筑、街道和行人.一个人即便视野再宽,想看到一个建筑的所有侧面也要绕着它走一圈,可是开了大眼的人却能够“同时看到那个建筑的 360度,这或许是 由于这人的意识临时进入了四维空间,在四维空间里观看三维空间的结果 想像纸面上有一个细胞切面,假设是你是一个二维的平面人,除非刺破它,不然永 久看不到那个细胞里面有什么.但是咱们在三维空间却能够一眼看到那个细胞的 内部结构.这就意味着,在低维空间里本来属于

7、内部的东西, 到了高维空间都会 变成外部的前面三角形变四面体,四面体变超四面体的例子也展现了这种性 质.再形像一点说确实是：低维空间只是是高维空间的表皮！由此咱们再联想 到一些透视的例子,假设是一个人的视觉能够穿越维度的话, 那么看到另一个人的 内脏是很自然的结果固然透视可能并非都是这种缘故.在一个二维平面里,假设是想围住一个人只要用一个封锁圆圈就能够够了, 但如果 是那个人能够进入三维空间就能够够轻易跳出那个圈子.以此类推,在三维世界里用一个封锁空间就能够够隔离一个人,但如果是那个人能够进入四维空间也能 够轻易跳出那个三维空间的隔离,这或许确实是某些穿墙术的原理.熟悉神秘学的都熟悉左图是一个

8、梅尔卡巴, 又叫六芒星,是形成宇宙的大体结构 之一.它由两个相交的正三角形组成,有六个极点而且内接于一个圆形. 但事实 上那只是梅尔卡巴在二维平面的投影, 梅尔卡巴本身是多维的,在每一个维度的 空间都有不同的展现.右图确实是三维空间的梅尔卡巴,是由两个正四面体相交 取得的“星形四面体结构,有八个极点而且内接于一个球体.由此咱们能够联 想,四维空间的梅尔卡巴是由两个相交的超四面体形成的“超星体结构,有十个极点而且内接于一个四维超球体当中. 可见,某些神秘学几何图形如犹太教的 卡巴拉、古印度教的梅尔卡巴、苏菲秘教九宫图、佛教曼陀罗、道家阴阳太极图 等其实都是在二维平面上的简化版,真正的结构和意义要

9、复杂得多.6 .莫比乌斯环、克菜因瓶及宇宙的边界莫比4斯界克莱国瓶一个纸条有正面和反面,假设是不充许从边界绕过去,有无方法从一面到另一面呢有,确实是把那个纸条的一端扭转180度再和另一端连接起来,形成一个莫 比乌斯环如上面左图.事实上,那个扭曲的二维结构是没有正反面之分的,认真观看就会觉察,只要你在那个纸面上沿着一个方向走, 就能够够通过那个纸 条的所有位置而且回到原点.但是,莫比乌斯环外表尽管是一个二维结构, 可是 它本身却只能在三维空间存在.那么三维空间有无对应的结构呢有,确实是克菜因瓶如右图.在那个奇怪的管状物里行走,你能经历所有空间的正面和反面.其实这只是一种简化的表示, 真正的克菜因瓶是不可能在三维空间里画出来的,由于它本身存在于四维空间.克菜因瓶仿佛有一个与自己相交的部份, 但是在四维空间它并非相交,就像莫比 乌斯环在三维空间不相交一样.事实上,咱们的宇宙确实是一个由扭曲的空间形成的克菜因瓶结构.那个宇宙的大小是有限的,可是并无边界,你沿着同一个方向走会通过该直线上所有空间的 正面和反面而且回到起点.7 .超球面、内层空间与卡萨拉行星门既然那个宇宙是有限且没有边界的,那么从一个位置到另一个位置是不是只能靠 漫长的太空旅行呢固然不是.前面已经论述过,宇宙本身是多维的,而“低维 空间只是是高维空间的表皮.因此,尽管咱们那个三维空间看起来很充实, 但 事实