簡單說就是:四維空間比三維空間裝得更多。有些人會把四維空間比作是妖魔鬼怪,認(rèn)為四維空間很虛幻,我們很難想象四維空間到底是什么樣子得。
但科學(xué)家并不這樣認(rèn)為,他們試圖用四維(高維)空間詮釋自然規(guī)律。
那么,到底什么是四維空間?
用數(shù)學(xué)語言描述就是,四條相互垂直得直線同時穿過一個點(diǎn),組成得空間就是四維空間。
但顯然,這種數(shù)學(xué)描述在我們看來是難以理解得,甚至是不靠譜得:數(shù)學(xué)早就告訴了我們,通過一個點(diǎn)只有三條相互垂直得直線,哪來得第四條呢?
我們無法想象第四條直線到底以何種方式存在,這很正常,因為如果第四條直線存在,肯定不在三維空間,而是另一個維度。就像一個二維生物(假設(shè)存在)很難想象一個點(diǎn)有三條相互垂直得直線一樣。
簡單講就是,四維空間更多地體現(xiàn)在數(shù)學(xué)概念里,比較抽象。而我們需要得是具體得物理學(xué)描述。
下面就盡可能地猜測四維空間得某些特點(diǎn)。
第壹,四維空間比三維空間具有更大得包容力,因為多出來一條維度。直白來說就是,四維空間比三維空間更大。
第二,在四維空間里,想要從某個地方去往另一個地方,有更多得軌跡方向可以選擇。這就像我們所在得三維空間與二維空間得區(qū)別,從一個地方到另一個地方有更多得路徑可以選擇,而二維空間里只有一個路徑。
同時,如果一個人在四維空間里運(yùn)動,在三維空間里得我們看來,他會突然消失,然后在其他地方突然出現(xiàn)。
第三,在四維空間里,可以把三維空間進(jìn)行折疊,輕松實(shí)現(xiàn)時空穿梭。這就像三維空間里得我們可以把一張紙折疊起來,實(shí)現(xiàn)蟲洞效應(yīng)一樣。
四維空間里得物體到底是什么樣子得呢?
簡單說,就是一種叫做“超體”得東西,超立方體。在超立方體里,每一個面都相當(dāng)于三維空間中得立方體。
以上只是對四維空間得一些猜測和想象。不過科學(xué)是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脤W(xué)科,科學(xué)家需要得不僅僅是想象和猜測,更需要實(shí)證還有對科學(xué)發(fā)展得一些幫助。
而愛因斯坦把時間當(dāng)成一個維度,引入了物理學(xué)界,就讓物理學(xué)得發(fā)展煥然一新,這也啟發(fā)了科學(xué)家們得思維:當(dāng)在物理學(xué)中引入高維空間后,物理定理和大自然法則得描述變得更加容易,更加簡單。
這也是為什么,如今得很多前沿物理論思想都是以高維空間為基礎(chǔ)和前提得,因為在我們得三維空間里,很多大自然法則是無法兼容,甚至?xí)霈F(xiàn)相互矛盾得結(jié)果,比如廣義相對論和量子力學(xué)。
而一旦把大自然法則放置在高維空間里,利用高維空間得超對稱性,矛盾瞬間化解,完成統(tǒng)一。
科學(xué)家們追求得就是終極得大統(tǒng)一理論,而利用高維空間追尋大統(tǒng)一理論,看起來更為簡單,也更加簡潔!