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让你亲眼看到四维超立方体,纠正你对四维空间的误解

四维空间这个词对于大多数人来说都不陌生,依稀记得郭敬明的笔名就是第四维,可绝大多数人并不知道什么是四维空间,甚至还有很多人认为四维空间就是时间,今天正义君就带大家详细了解一下四维空间究竟是什么?

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四维空间和时间

首先四维空间只是一个空间概念,是作为一维二维三维空间的延伸,后面当然还有五维六维空间,目前根据超弦理论,认为宇宙是十一维的,所以最高会有十一维空间。而空间是嵌套在一起的,你在一张纸上画一个小人,它就生活在二维空间。可这张纸还是在我们所处的三维空间中,所以维度空间并不是单独存在的,而时间是存在于所有空间中的,所以四维空间并不具备特殊性,它和时间并没有特殊的关系。

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如何理解四维空间

正如你在纸上画的二维小人很难理解三维世界里的你,人类作为三维生物也很难理解四维空间。我们通过想象制造一个四维超级立方体来理解四维空间。

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现在你拿出一张纸,在纸上画一个点,这个点就是零维的。接着在这个点上画一条直线,这条直线就是一维的,就是我们常见的数轴。然后垂直于这条直线再画一条直线,这就是平面直角坐标系,它就是二维的。最后添加一条假想的垂直于这两条直线的虚线,就是我们的直角坐标系。

这样从零维到三维的过程,我们不难得出只需要我们垂直于三维坐标系的三条边画出一条直线,我们就能得到四维坐标系。但是这张纸上实在无从下笔,我们取个巧,把三维的直角坐标系剪下来放在另一张纸上。在另一张纸上来画出四维坐标系。

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现在我们可以来画四维超立方体了,先在之前的三维坐标系中画出立方体,然后垂直于每个立方体的点画出直线,然后将这些点连接起来再画出一个立方体,这样我们就得到了一个四维超级立方体。

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观察这个四维超级立方体我们可以得到一些关于四维的概念,比如说三维中看似固定的方向在四维中可能是弯曲的,三维空间在四维空间中也是可以重叠的,正如你现在手中的两张纸可以以任何角度堆放在一起,对于四维空间来说,三维空间也是可以以任何角度堆叠在一起的。我们用UFO这个超自然现象来举例子,UFO可以瞬间移动,如果UFO从A点进入四维空间,再从B点回归三维空间,那对于三维空间中的人来说,UFO就是从A点瞬间移动到了B点。当然如果UFO从A点进入四维空间就回家了,我们看到的就是UFO消失了。

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还有就是UFO有各种各样的形态,如果你现在手里有一个立方体比如魔方,你用它穿过一张纸,在这个魔方穿过这张纸的过程中,这张纸上的二维生物就会看到魔方的各种形态,如果是用尖角扎开纸,那一开始是三角形,然后随着穿过的体积增加,形状开始变化,二维生物只能看到三维物体在二维空间的投影,也就是接触的那一部分,同理,三维空间中的我们也只能看到四维物体的投影。我们看到UFO的不同形态,就是四维物体的UFO穿过我们的三维空间过程中的投影。

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多维空间不仅仅是理论研究需要,更重要的是它可能是星际旅行的基础,宇宙太庞大了,而且还时刻处于膨胀的状态,面对动辄天文数字的行程,人类实在无能为力。如果我们能掌握进入多维空间,那么就可以通过“瞬间移动”的方式来探索宇宙。

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