四维空间到底是什么样的呢？

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热门回答：

“爱是一种力量。能让我们超越时空的维度来感知它的存在”这是电影《星际穿越》中非常经典的一句话。男主进入了五维时空向过去的女儿传递了信息。这一桥段也揭示了我们的世界其实是由不同维度组成的。

我们生活的这个世界存在三个维度。长、宽、高所组成的三维空间。如果再加上一维的时间。就是四维时空。即我们存在于三维空间或四维时空内。（时间不能算维度。但它贯穿于所有维度）说到这里。很多人或许在想。如果人类进入了四维空间（即五维时空）。真的可以像电影中男主角那样穿越时空回到过去吗？

答案是不可以或者未知。因为维度有数学和科学上两种说法。

维度的说法最早来源于数学中。包括超弦理论中的11个维度都是建立在数学的基础之上。而数学中所有的维度都是在标准欧几里德空间的基础上探讨的。打个简单的比方。数学中的维度就是：一维是过一个点的一条直线。二维是过一个点的两条相互垂直的直线。三维就是我们数学中建立的相互垂直的XYZ平面直角坐标系的空间。以此类推。数学上的N维所指的就是过任意点做出的N条相互垂直的直线。

所以在数学的标准欧几里德空间内。人类是不可能进入四维空间的。这个四维空间仅仅只是用于解决某些数学问题所建立的模型而已。而电影中所说的维度和穿越到过去未来的维度是科学上的维度。这个维度是建立在闵可夫斯基空间的基础上进行探讨的。就像《三体》中的降维打击。

科学上的维度或许是大家最感兴趣的问题。因为如果真的存在科学上的维度。确实可以穿越时空去到过去和未来。但目前为止。科学并未承认世界存在四维空间。不过也没有否认四维空间一定不存在。至少目前没有发现它存在。

脑洞大开。假设存在科学上的四维空间。那么人类也是无法涉足的。

许多人认为人类存在于三维空间内。可以观察到二维空间内的生物。就像观察蚂蚁。其实这个说法是错误的。就算蚂蚁再矮它也存在高度。就算一张纸再薄。纸也不可能是二维的。因为组成纸张的分子原子都有长宽高。夸克再小都有长宽高。尺度再小也都比普朗克长度要长。所以我们所生活的三维空间内。一切物质必定是三维的。

有人认为影子只有长和宽。没有高。所以影子是二维的。这个说法其实也不对。影子不是一种实体物质。影子的存在只是因为它没有光。

荷兰艺术家就曾用他的雕塑作品描绘了四维空间。如果四维空间真的存在。那么里面的生物应该是一个三维生物所有生命轨迹的叠加。比如三维空间内你只能看到某个人在某个时间点上的一个状态。而四维空间你就能看到某个人在某个时间点上的所有状态。你看到的是整个生命的运动轨迹。

四维空间的投影就是我们的三维空间。也就是一个时间点下人只有一个状态。例如三维空间的投影就是二维的一个平面。二维平面的投影就是一维的一条线。是一个降维的关系。当然人类存在的三维空间是无法观察到其它维度的。如果三维空间的人进入四维空间。那结局很可能是死亡。因为三维的人缺少维度支持进入四维。

又或许。用三维空间内的理论知识来探讨四维空间。这本身就不合适。

其他观点：

零维是一个点。一维是一条线。二维是一个平面。三维是一个立方体。四维是什么呢？

这个问题的答案是不知道的。准确来说。我们可以通过类比二维和三维。推算想象三维和四维之间的联系。来揣测所谓的四维空间长什么样。但真实的四维空间是什么样。我们不得而知的。

四维空间和闵可夫斯基的四维时空有这本质的区别。四维时空的第四条维度就是时间。而四维空间的第四条维度仍然是空间维度。

我们能理解一个四维时空。因为我们本身就生活在这样的世界。但我们是没办法准确认识四维空间的。这是我们生活在三维空间的限制。

上图的前四个图都好理解。第五个图。也就是所谓的超体。我们很多人对四维空间的认知也就停留在这个数学概念图上。

前面四个图都是对应维度的呈现。但超体并不是四维空间的呈现。而只是它在三维空间的投影。因此我们看着这个图难免有些困惑。这怎么看哪像四维了？

所谓的投影就像你拿一把菜刀去切它得到的“切面”的样子。这里的“切面”描述的不是那么恰当。但请你发挥你的想象。三维切出来就是一个平面。二维切出来就是一条直线。一维切出来就是一个点。而四维。切出来就是上图的第五个图。

想象不出四维。千万别怀疑自己智力有问题。作为一种智慧生物。我们人类没有哪个能想象四维空间的样子。所以并不是你没法想象四维空间长什么样。而是真的不能想象。

我们看到的克莱因瓶。也只是一个三维的投影——可以观察到。克莱因瓶的红色圆圈那部分杯体。它是接触的。但实际的四维空间里。它不是接触的。

总之。那条额外的维度。第四维空间。你是没法想象的。只能类比构图。知道一个四维物体在三维空间的样子。而没法知道它在四维空间的样子。

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其他观点：

根本就没有四维空间。让大家怎么去想像？

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