【科普】一張圖弄明白：到底什麼是四維空間，看完後你還相信人類？

到底什麼是四維空間

“空間”這一概念相信每個人都有，它是一個非常縹緲的狀態，可以說是極其平常的存在，從某種意義上說，人類對空間的認識實際上並不比其他生物多多少。

我們所生活的宇宙是由11維空間構成的，但是人類只能在3維空間中生存，不能在4維以上空間中生存。人們甚至不能理解什麼是四維空間！

我們知道從0到11維。

零維度：沒有長寬，只有一個點，即奇點，黑洞也是奇點。

一維數：只有長度，即直線，是由無數的零維陣列成的。平面世界，只有一個長的，也就是平面世界，由無數的線（一維）組成。

再往後便一無所知！

立體世界：有很長很寬的立體世界，我們用肉眼去感受，去看。這時也許會有人發問：不對啊！難道空間和時間不是四維的嗎？為什麼我們無法理解四維啊？

在此，我可以非常非常負責地，非常非常有責任感地告訴大家，你們所認為的“四維空間”並非我所說的“四維空間”！唉呀？？有什麼不對勁嗎？

以下有一點繞，做好心理準備哦！事實上，人類認知中有兩個“四維空間”，注意到這兩個“四維空間”的是人（包括普通人和科學家），其中普通人口中的“四維空間”又稱“四維時空”，即時空的概念，屬於物理範疇，這裡的第四緯度是時間。

在《廣義相對論》和《狹義相對論》中，愛因斯坦曾提到“四維時空”這一概念。按照愛因斯坦的理論，我們的宇宙由時間和空間組成。空間與時間的關係，就是在空間的構架上，比一般三維空間的長、寬、高三個軸之外，又多了一個時間軸，而這個時間軸是一個虛數值的軸。

人類作為三維物體可以很好的理解四維時空（空間維度和時間維度）但無法認識以及存在於四維空間，因為人類屬於第三個空間維度生物。

這四維空間才是這篇文章的主角！那究竟什麼是四維空間？

按照定義，四維空間不同於三維空間，他是標準的歐幾里德空間，他的第四維空間是指與 x， y， z相同性質的空間，它可以擴充套件到 n維。在此與“四維時空”作一比較，前者屬於數學範疇，後者屬於物理範疇。

對於這個問題，數學家考克斯特給出了兩個例子：首先，假設一些生活在二維空間中的扁片人，他們只有平面的概念。把一個二維的平片人關起來，我們只要用線在他周圍畫一個圈，這樣，在二維空間裡，他就不能從這圈裡走出來了。此時，我們這些生活在三維空間中的人對它進行“干預”，從第三個方向（即代表高度的軸向）將二維人從圓圈上拉出來，並將他放置到二維空間的其它地方。那對我們來說，是一件極其簡單的事，但在二維平片人的眼中，卻是不可思議的：一個明明被關在圈裡，怎麼會突然消失不見，然後又出現在另一個地方？

3維人也一樣，四維空間的情況和上面的情況很相似。假如我們能夠克服四維，那麼，在三維空間中瞬間跨越就不會有距離了。

當我們把一個三維球體拿到二維人面前時，他們會對“球”這個概念感到難以置信，或者否認這個球的存在，或者認為它是“神秘的”。同理，當一個四維球體來到我們三維人面前，我們三維人也只能看到圓或球，絕對不會認為這是圖象。因為我們的想象力和理解能力還不能達到四維的程度。

人們通常把時間看作是第四維，即上面提到的“四維時空”。

事實上，可以從二維生物的角度來考慮這個問題，他們所考慮的三維空間完全不同於我們所知道的三維空間，他們也將時間視為第三維，因為他們感覺不到真實的三維存在。類似地，我們現在也走進了一個誤區，把時間算為四維。也許，四維人看見我們鼓吹這些想法，也會為我們嘆息！

四維物體長啥樣？

難道人類不能理解四維嗎？它到底是什麼樣子的呢？這四維是從數學推匯出來的，只能稱之為四維的相似物，雖然看圖我就是不懂！！

首先，辛頓是第一個看到四維物體的人。一九○九年，《科學美國人》舉辦了一次名為「給四維做正確的、通俗的解釋」的競賽，結果這個名叫辛頓的人創造了一個超立方體，成為世界上公認的第一個讓四維物體視覺化的人。

不多解釋，直接上圖！

倘若人類在四維空間內會發生什麼呢？

《三體》的作者劉慈欣曾對此發表過自己的看法，他也認可進去的人再也不是人了，而會變成“神”的說法。

1、擁有“神”技：

劉慈欣認為在四維空間裡，所有事情都是同步的，簡單來說，就是

人類會擁有一些“神”技能

，比如

穿牆、瞬移等等。

2、可長生不老：

在四維空間中，人類不受空間、時間限制，所以可以自行控制壽命，實現長生不老。

比如在《三體》中，劉慈欣就給我們描繪了這樣一個“心臟失蹤之謎”故事，一個人的身上沒有任何的傷口，但心臟卻憑空在體內消失了，對三維空間的人來說同樣是一個未解之謎。

當然，目前這些都只是猜想，但不能否認的是，

劉慈欣所寫的《三體》絕對是科幻界的里程碑之作

，它不僅僅是一本精彩的小說，同時也具備著很高的現實意義和參考價值。

《三體》到底有多有毒？被奧巴馬總統催更

憑藉《三體》，劉慈欣獲得了

第73屆世界科幻大會頒發的雨果獎最佳長篇小說獎，為亞洲首次獲獎。

說他一個人單槍匹馬將中國科幻文學提升至世界級水平，一點也不誇張。

讀完《三體》之後，

奧巴馬

感到震驚：

“三體太有想象力了，讀了它以後，我覺得做一個美國總統也沒什麼大不了的，畢竟，我要做的無非就是和國會辯論的瑣事，而不必擔心外星人入侵。”

除了奧巴馬以外，

FaceBook總裁扎克伯格、小米雷軍、360周鴻禕、騰訊馬化騰

，也都是《三體》的推崇者。在雷軍看來，《三體》對他們公司的發展具有十分重要的意義，黑暗森林、降維打擊等概念，都值得他們警醒。

我在剛接觸《三體》時，立刻就被書中緊湊的劇情和作者超乎常人的想象力所吸引，

書中所出現的“黑暗森林法則”、“降維打擊”等內容，徹底顛覆了我對宇宙和這個世界的認知。

《三體》共3本，尤其是第三部《三體—死神永生》，絕對算得上是一篇大手筆，它將整個地球，整個銀河系，展現在宇宙的大背景下，真正觸發靈魂深處對於人性的思考。

還沒有看過《三體》的朋友們，我強烈推薦大家去看一下，它不僅可以給你帶來閱讀的震撼，更會引發對人性的深層次思考，對你的價值觀會有所啟迪。

劉慈欣把我們帶到一個嶄新的世界，這個世界是中國的文字從未創造過的

一個恢弘而邏輯自洽的世界。在這個世界裡，地球如海中一片樹葉，微不足道，朝不保夕。

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