四維空間為什麼不是三維空間加上時間?

時間 2021-05-06 23:58:12

1樓:逗泥丸的平方

很簡單,比如空間座標系中的xyz之間是可以相互替換的,但是時間顯然不能參與其中。

特指的「四維時空」,只是一種特殊的記錄方式,這個角度講,你想弄多少維,再給它起個名字,開心就好。

2樓:Hand

從數學上來說一下吧

首先三維空間加上時間就是四維空間,這沒什麼疑問,只不過這個四維空間是非歐的,距離的定義和四維歐式空間不一樣而已。也就是你的問題中的前乙個概念是包含後乙個的,所以可以說後乙個是前乙個,不能說前乙個是後乙個。(比如2是偶數與偶數是2)

其次我覺得你問的應該是四維歐式空間為什麼不是三維空間加時間,這顯然不是。就如同四維空間是蘋果,四維歐式空間是洛川蘋果,三維空間加時間就是煙台蘋果。

PS 數學上的空間比你想的空間概念更寬泛

3樓:滑鼠墊很大

維度有不同的解釋,不同的領域內,維度有不同意義。對維度大概的定義為,形容乙個物體或者事情,需要多少個方面或點,對比兩個網球運動員的實力,可以從排名年齡與傷病情況等多個緯度來進行判斷。

空間的緯度是有定義的,就是經過一點,可以做幾條相互垂直的直線,乙個點是零維,一條線是一維,乙個面是二維,空間是三維,可以做立體座標軸。那麼四維就是過一點,可以做四條相互垂直的線。

你可能會說,那不科學啊,過一點是不能做四條相互垂直的線的,這就要說到數學的特點了。

數學是一種自恰的邏輯,只要定義一件事情為公理,並且由此公理演繹出來的一套理論與結果,都是自恰的,那麼這個公理就是成立的,且那套理論也是成立的,比如過線外一點,只可做直線的一條平行線,這就是公理,是平面幾何的公理。而過線外一點,一條也做不了,是黎曼幾何的公理,就是愛因斯坦用來做相對論的數學。而還有可以做好多條的,是雙曲線幾何。

那麼在就認定那四條線就是相互垂直的線後,推繹出來的理論只要是自恰的就好了。那它就是四維空間。

而時間是第四維呢,不是物理學或者數學定義的,只是人們對這個世界的巨集觀描述,是廣義的維度,不是物理與數學的專業維度。在我們程式設計師屆,第四緯度是頭髮的濃密程度,但這只是程式設計師界的第四維度。

4樓:TheBadZhang

區分數學和物理,這個問題就很簡單地解決了。

數學維度無上限,只是乙個公式

四維空間顯然是個空間,是數學問題

物理中只有長寬高,後面是各種各樣的時間,線的時間,面的時間,體的時間物理中的四維叫做時空

5樓:極丶南丶燼丶雪灬

一般來說,,時間不是第四維,

四維空間而不是四維時空,

PS:四維時空就是個**理論

完全意義的偽命題

6樓:仙雲白

這個問題涉及到數學和物理的定義。

數學中很容易定義乙個四維空間。

物理也可以構造出乙個四維空間模型,這個模型是由乙個數學的四維空間描述的,四個維度是平等的。

物理的三維空間加上一維時間能不能用數學的四維空間描述呢?勉強也可以,但是對於時間,在數學上需要做一些特殊處理,這時候,數學的四維空間的某些概念(比如「距離」)還可以用,但是意思發生了變化,有的就完全不能用了。這個工作是愛因斯坦的老師閔可夫斯基做的,因此四維時空的數學模型稱為閔可夫斯基空間。

差不多可以把閔可夫斯基空間理解成某種殘疾版的數學四維空間。

最後吐槽一點,千萬不要把數學的空間一詞理解成現實世界的空間,數學的空間既有物理的空間的意思,也有抽象得多的意思。

7樓:「已登出」

這個,如果你能定義時間軸上的距離並且證明這個距離與空間中的距離是等價的,那沒準就是。

但是以目前對時間的認知,沒法證明 ,且大多數證據指向和這個結論相反的方向。

8樓:萬里長城

四維是所有高於光速的等離子磁場能量的總稱,第四維可以是時間、歷史、感動、靈魂、信仰、禪那......

「四維空間的本質還是空間」,但這個第四維"空間"是球型超光速能量存在。

而且球型的球心一定要與三維空間的原點重合,重合了才能能量傳遞交換,或叫做接受高維的能量。

物理學家可能說,既然超光速,就無所謂球型不球型。

超光速時時空可以瞬間轉換,物質非物質化了。

這就是平行世界的本質吧。

9樓:秋風起

時間是粒子運動而出現的概念。一維空間,二維空間,三維空間,四維空間,五維空間……所有空間維度都是在運動的,運動就會產生時間,那麼也就是說時間存在於所有空間維度。時間軸不能作為任何乙個維度。

10樓:嶺河

亂說的哦,

請你把零維向『外』翻會變成一維空間,一維空間向『內』翻,你會發現它變成二維的圓形,如果你把二維空間向『外』翻,你會發現它變成了三維的球體,如果你再把三維向『內』翻,你會發現它和黑洞有很多相似之處。

如果四維向外翻會是怎樣?

零維(外翻)>>一維(內翻)>>二維(外翻)>>三維(內翻)>>四維四維後面還沒想,等以後再加上

11樓:當幸福來敲門

一維是線。二維是四個一維組成,三維是四個二維組成。四維應該是4個三維組成吧。

不管什麼維,

它們都有乙個特性,就是都不影響任何一維度無限變大或者縮小,而且都是同時延長或者縮小。同時這個詞很重要,

在不影響無限變大縮小的情況下,還要同時進行,想把四個三維組成乙個四維。應該是乙個三維肚子裡有第二個三維,第二個三維肚子裡有第三個三維,第三個三維裡有第四個三維。

就像乙個透明的魔方,裡還有三個魔方。關係是一層包裹一層的。這樣才合理。

如果把魔方看作是乙個動物,而不是物體的話。進去魔方眼睛的物體和事物,就像鏡子裡的鏡子裡的鏡子的鏡子,

所以四維看三維的世界,一定我們看螞蟻一樣覺得是慢的。

如果飛機速度是800公里。或許在四維裡的飛機時速是3200公里,他們一小時可能是15分鐘。(^ ^)好像弄亂了。不想了。

好吧,我這個初中沒讀完的人,在這裡瞎想。

不可以不允許讀書少的人亂猜想,愛亂猜想才能成長,才能思想進步不是嗎?

12樓:朱莫

四維空間就是最普通的有著四個維度的空間。

從乙個三維空間的視角看來,第四維是時間,因為在三維空間中我們體驗到的在三維之外的時間變換可以通過第四維上的空間變換來解釋。

如果活在四維空間,那前四維都是很普通的空間維了。在那裡人們會認為第五維是時間。

13樓:唐曉瀾

其實二維空間也可以加上時間軸,表達乙個有時間概念的二維時空,這應該不難理解。但是顯然二維+時間軸和我們真是認知的三維空間不一樣。同理

14樓:yjy

時間的本質是物質永恆的運動變化。

所有人都知道將「長寬高」視作三維,部分人將時間視作第四維,然後說我們的現實世界是四維空間。

這就存在乙個矛盾:如果時間是四維空間所有,與長寬高同一等級的緯度,是不是就預設,三維二維空間裡沒有時間呢?,那麼三維二維世界豈不是永恆不變的凝固狀態嗎?

15樓:李屹珊

請注意前三維長寬高是等價且可互換的,即我任意拿掉乙個維度,剩下的兩個可組成標準的二維空間。好,如果長,寬,高,時間組成四維空間,我拿掉時間,剩下的長寬高和我拿掉長,剩下的寬,高,時間,這兩種三維空間等價麼?

再者,你在長這個維度上,你可以前進一公尺,也可以退後一公尺,那麼你在時間上可控嗎?你不能快進,更不能後退,顯然這個四維和之前的前三維太不一樣了。

方便大家理解就不用專業術語了,不嚴謹的地方忘包含。

16樓:周添

四維空間不等於四維時空,這個區別還是挺明顯的。高票大佬都解釋了。就算四維空間用閔氏度規還是與四維時空不一樣,時間有他的特殊性。

常見的誤區是四維時空=三維空間+時間軸。四維時空指的是時空是統一的整體,可以相互轉換。而3+1維只是確定乙個事件所需要四個座標而已。向普通人解釋,可以舉個栗子。

比如說描述乙個人,所需要的引數為身高,工資。你需要得到它們的值,定下座標。我們說這是1維身高+1維工資。

但是我們不能通過旋轉座標軸進行座標變換把一部分身高變成工資,把一部分工資變成身高。這是假的二維。

但是真正的二維就不一樣了,二維空間(x,y),通過座標變換(比如旋轉),就能實現x,y的轉換。

x'=xcosθ+ysinθ

y'=-xsinθ+ycosθ

狗屁民科或者不幸被民科影響的愛好者們不是說物理學中的四維是長度,溫度,時間,數量嗎?(天才在左瘋子在右這麼火?)這就是1+1+1+1維,假的四維。

經典時空觀就是認為時空是3+1維的,時間與空間不能相互轉化。而狹義相對論把時空統一成四維時空(是可以座標變換的),經洛倫茲變換,時間和空間可以部分轉化。

不知這樣解釋能否解釋清楚兩者的區別。

17樓:ggyy16k

一維二維三維都是可以方向堆疊,這讓我想到乙個故事,一二三。。。這要是個萬字呢?四維空間顯然不是這麼簡單對待,雖然維的性質不變。

18樓:大魔王的快樂

真想只有乙個。。因為你混了不同學說和派別的概念定義了為什麼物理學界認為四維是三維空間時間維度?為什麼時間是第四維度?

為什麼四維世界不是純空間四維? … https://www.

19樓:九里胤安

個人感覺應該是在人類當下所處的三維空間來看,三維生物可以在各軸線界定的空間內自由的活動。時間若是作為乙個軸線,它不應該是不可逆的,於是操縱時間理應成為可能。由此侷限性便可以猜想,自古往前推進且不可逆轉的"時間"只不過是四維在三維空間內的投影。

如同三維物體投射在二維內的影子,雖然在次一維度中可以體現出來,但眼見未必為實,結果也並不是你能不能想象出來,而你是要想象和腦補的真相,完全的在你畢生的認知範圍之外。

個人觀點,首答勿噴。

20樓:半知菌

兩個流形雖然都是四維,然而為了滿足四維時空的洛倫滋協變性,兩個流形上人為定義的度規張量是不同的,這直接導致了兩個空間的幾何性質不同(距離角度等概念)

21樓:你隔壁的舍友

個人覺得,誰都不知道四維是什麼,這只是推理來的。無數的一維組成了二維,無數的二維組成了三維,同理推出無數的三維組成可能就是四維吧!我們無法想象無數的三維拼湊起來是個什麼樣子

22樓:CFT

看了一圈沒有真正物理味道很重的答案,本人學渣各路大神請輕噴。

全答案分三段,一是所謂時間維空間維度的區別,以及本人對於時間概念的粗淺理解,二是愛氏如何理解時空作為維度的特性,以及閔氏時空下的一些幾何,三是時標的重要性。

一,相對論假設中最重要的一條,便是物理學的規律在任何的參考係下不變,既不依賴於我們描述他們的方式。這種性質是我們描述事物的內稟屬性。舉個例子,時空中給定兩點的位置依賴於描述他們所有的座標系,而這兩點之間的距離並不依賴於我們描述他們的方式。

在任意乙個參考係中,這兩點之間的距離應該是相同的。我們將兩點距離記為,而另一參考係中為。在不嚴格粗淺的理解下,這一引數應該表徵為三個自由參量的函式,即,所以我們稱古典的空間為三維。

那麼時間是什麼?物理學研究的是系統的演化。定量的描述系統演化,我們需要乙個標度(即乙個人為假定的自有引數)來進行衡量,這一標度應當不依賴我們描述的方式,我們稱這個標度為時間t,(在閔氏時空下為固有時)。

為了滿足作為乙個標度的性質,我們應當假定在不同的描述下標度是乙個均一不變的量,否則我們的描述將出現障礙。即。

二,愛氏認為,我們所生活的空間中,應當滿足光速不變的性質。即對於光的波前,不論在任何的乙個參考係中描述都應當滿足,因此在我們新的時空中,原有的不變數標記轉化為,c為我們已知的不變數。為了滿足這點要求,我們要放棄原有的將作為不變數的假設。

愛氏還認為,各種描述之間應當可以找到某種線性的依賴關係以描述不同參考係下進行描述而產生的問題。

在上述兩個假設以及一中的假設下,我們可以得到洛倫茲變換(公式已經有其他答主貼出),在此基礎下我們發現描述這一不變數因此我們稱現在我們得到的時空為四維時空。

在這種情況下,我們應當另尋能夠描述世界演化的標度參量。

(以下推導涉及到少量張量分析的知識,以上角標為逆變,取=-1,1,1,1)

我們假設這一全新的參量為,在系統演化時,座標為,我們可以模擬定義四維速度,在乙個靜止的參考係中,我們容易得到(tau為固有時)。現在我們考察任意兩個四維速度的內積,。容易得到當時,u的模長平方為-1。

因此我們可以得出我們所尋找的。

多說一句,將u寫成u(,),,,令,,那麼,與通常的洛倫茲變化形勢一樣。

因此,在這種情況下,得到了不同參考係下的閔氏時空的幾何描述。

三,在物理學中,熱力學被用來描述系統巨集觀演化的規律。一般的我們有或者,這種類似於時標的性質,被稱之為時間箭頭。這個世界還有很多類似於此的時間箭頭(比如最近發現的弱電相互作用不滿足t對稱)。

這些東西決定了宇宙的演化方向,這些宇宙自帶的時標之間的關係也是目前物理學的研究前沿。

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反過來說差不多能接受。即 四維對三維來說是黑洞。例如 你用沒有面積的線,再怎麼堆積也堆積不出乙個平面來,因為線是一維的,面是二維的。二維的面對一維的線來說如同黑洞一樣,怎麼也填不滿。同理,二維的面因為沒有厚度,所以無法堆積成三維 這裡說的是堆積,而不是圍成 所以很可能 當然也只是腦洞 在我們三維世界...

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首先四個維度,假設就是x,y,z,h座標系。如果這都不知道就不要來噴了 首先從二維過渡來。二維人怎麼觀察?它只能觀察到它所在的z座標上的一條線。他如果到了三維世界,也就是說他能自如切換z軸的位置,他也只不過能觀察到一些不同的線而已。那些線組成起來就是三維物體。如果他想觀察到乙個固定的z軸上的二維面的...