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。
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。