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進入4維空間會發生啥事?德國數學家證明此事,人類將不再是人類
2023/10/31

現代科學認為,我們的宇宙誕生于138億年前,在138億年前,有一顆奇點發生了爆炸,奇點是一個質量無限大、能量無限大、熱量無限大、密度無限大、體積無限小的點,這個點爆炸以后,我們的宇宙快速的向四周膨脹,經過138億年的時間,宇宙才膨脹成我們現在看到的樣子,宇宙中的天體都是在宇宙大爆炸之后形成的,我們所看到的恒星、行星、彗星、中子星、小行星等等,都是宇宙大爆炸的產物,而地球是太陽系中的一顆行星,在太陽系中一共有八大行星,它們分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,在海王星的外面還有一顆冥王星,曾經冥王星也屬于一顆行星,但是後來科學家發現冥王星的體積和質量都太小了,于是將它踢出了行星的行列。

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在太陽系的八大行星當中,地球是唯一一顆誕生了生命的星球,地球之所以能夠誕生生命,主要是因為地球滿足了生命誕生的基本條件,這些基本條件分別是適宜的溫度、充足的空氣、豐富的水資源,如果一顆行星也能夠滿足這些基本條件,那麼這顆行星誕生生命的可能性就非常大,在地球上生活著各種各樣的生物,有海洋生物,有陸地生物,有兩棲生物和微生物等等,人類就是地球上最有智慧的生命,從人類誕生以后就開始不斷的探索和研究世界的奧秘,經過幾千年的科技發展,現在人類已經對世界有了大概的認知,不過即便如此,在這個世界上還存在很多人類無法解釋的現象,比如說四維空間是不是真的存在宇宙當中?四維空間是一個充滿神奇和令人著迷的概念,它通常被描述為一個比我們熟悉的三維空間更加復雜的世界。

在三維空間中,我們通常使用三個獨立的參數(x、y、z)來描述一個點的位置。這三個參數可以用笛卡爾坐標系來表示,其中x、y、z軸相互垂直,構成了一個三維的坐標系統。三維空間是我們生活中最為熟悉的空間,它包含了我們所看到的所有物體和景象。我們可以在三維空間中描述物體的位置、大小和形狀。但是四維空間和三維空間有很多不同的地方,在四維空間中,我們需要使用四個獨立的參數來描述一個點的位置,其中t可以表示時間,也能夠表示空間第四維,這樣的描述方式能夠用笛卡爾坐標系來表示,在四維空間中,一些幾何定律和三維空間不同,比如說四維空間中的球面表面積和三維空間中的球體體積是一樣大的。

四維空間是由阿爾伯特·愛因斯坦在相對論理論中提出的概念。

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他認為,物體在空間中的運動不僅受到空間位置的影響,還受到時間的影響,因此需要引入時間維度來描述物體的運動規律。四維空間在物理學、幾何學、計算機圖形學等領域都有廣泛的應用。它可以用來描述物體在空間中的運動軌跡、光線在空間中的傳播過程、曲面的形態變化等。在計算機圖形學中,使用四維空間可以實現更加豐富多彩的圖形效果,如翹曲效果、流體模擬等。在幾何學中,四維空間也經常被用來研究球面映射、轉動群等問題。愛因斯坦認為在三維空間的基礎上,加上一個時間維度,就變成了四維空間,在四維空間中,時間是能夠量化的,我們能夠隨意的改變時間軸,就像是看電影一樣,我們能夠快進和后退。

在三維世界中,時間是無法量化的,時間會不斷的流逝,不少科學家認為,在四維生物的眼中,世界應該是一幅幅三維立體的畫面,比如說我們站在一個箱子面前,在不借助任何工具的情況下,我們只能夠看到一個面或者三個面,但是在四維空間中,我們能夠看到三維畫面,也就是箱子的六個面,在四維空間中,任何物體都沒有遮擋物,所有的事物都暴露在外面,這種視覺感覺沖擊感是非常強烈的,既然如此,那麼四維空間到底是不是真的存在?為了證明四維空間的存在,科學家們也做了很多努力,曾經一位著名的德國數學家就證明了四維空間的存在,這個德國數學家就是黎曼,這位數學家被稱為是19世紀的天才。

在人類科技發展的道路上,數學對于人類來說非常重要,數學能夠幫助人類實現很多愿望,不過數學也是一個追求極致準確的領域。

在這樣一個非常嚴謹的領域當中,一些數學家的理論遭到質疑也是再正常不過的事情,在人類歷史上,有很多偉大的數學家終其一生,鉆研一個理論,也有很多數學家因為受到外界的質疑,最終失去了寶貴的生命,如果說火的保存為原始人類帶來了現實的發展和神秘的色彩,那麼數的發現標志著現實和審美的原始進展,我們每一個人從小的時候就開始學習數的概念,不同的東西在計數的意義下能夠有相同的量,而這個抽象出來的量被人類稱為是數。數學的歷史開始于結繩記事,大約在幾萬年前,處于原始社會的人類用繩子打結的方式來表示事和數,并且以繩結的方式表示野獸的大小,數的概念就這樣慢慢發展起來,在距今5000年前,古埃及人比較早的學習了農業生產,後來在2000多年前,古希臘人繼承和發展了數學知識,并將數字發展為一門學科。

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人類科學上真正的意義研究從古希臘開始,而現代數學史上出現的第一個數學家就是畢達哥拉斯,在19世紀的時候,出現了很多偉大的數學家,在那個年代,歐幾里得幾何學被認為是唯一的幾何學,人們認為在三維空間中所有的圖形都可以由平面幾何學推導出來,但是黎曼發現了三維空間并不是唯一的幾何學,實際上,能夠將三維空間擴展到任意維度的空間中,這些空間具有不同的性質和特點,黎曼幾何學是研究曲面和多維空間的性質和結構的數學分支,它使用曲率來描述空間的形狀和結構,黎曼在它的論文中提出了一個新的幾何學概念,這個概念就是黎曼流形,在他的論文中,他研究一個稱為黎曼度量的數學對象,它能夠用來測量黎曼流形中的距離和角度。

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黎曼度量是一個對稱正定的二次型,能夠用來定義曲面和多維空間的度量,通過這個度量,黎曼開創了一種新的幾何學方法,能夠用來描述曲面和多維空間的性質和結構,黎曼曾經在《論幾何基礎的假說》的論文中,開啟了現代幾何的概念,也不止一次的提到四維空間,在人類科學史上,他是首次提出這個想法的第一人。黎曼不僅僅在曲面內在微分幾何當中有很高的成就,而且還將曲面的概念擴展到了流形上,對此前的理論實現了超越,在成功引入流形之后,黎曼的「格局」一下就打開了,直接跳出了三維空間的桎梏,為高維幾何的研究和發展鋪平了道路。根據曲面上弧長的計算公式,就可以建立起內蘊幾何。即把二維曲面擴展為「n維流形」,并且將該公式當中的系數擴展成了「黎曼度規」,以此來進行計算和丈量。并且也通過這種創新的論證,證實了空間不止是人們看見的三維。

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黎曼的幾何不僅僅局限于數學,他還進行了相關物理實驗,將二者聯系到了一起,并且給出了影響愛因斯坦的預言,即或者現實的空間是離散的流形,或者在作用于流形的束縛力下,必須在流形之外尋找決定度量關系的基礎。既然已經證明了四維空間的存在,那麼它到底在哪里?從物理學的角度來說,四維空間就是一種抽象的概念,它不像我們三維空間這樣,能夠有實質性的物理屬性,雖然四維空間存在宇宙中,但是我們很難感受到它,這是因為我們的感知只能夠體驗三維空間的空間和時間,無法直接感知到四維空間的時間和空間,只能夠通過物體的運動或者事件的發生來感知時間的存在,所以我們很難感受到四維空間的存在,如果說四維空間真的如愛因斯坦所說的一樣。

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那麼我們進入四維空間中,就能夠隨意的改變時間軸,就像是看電影一樣,能夠快進和倒退,四維空間中的第四個維度就是時間,時間不僅僅是一個概念,而是一個具體的存在,因此進入四維空間之后,人類可能會清晰的感受到時間的變化,甚至能夠掌控時間,穿越時空也是有可能的,在我們三維世界中,穿越時空是不可能存在的,根據愛因斯坦的理論得出,任何有質量的物體它的飛行速度最快都不可能達到光速,也不可能超越光速,光速是人類目前在宇宙中發現的最快的飛行速度,光速大約是每秒30萬公里,光速就代表了時間,只要我們無法達到光速,就不可能穿越時空,而且穿越時空還會面臨祖父悖論。即使我們能夠實現超光速飛行,也只能夠成為歷史的觀察者,能夠看到過去所發生的一切事情,但是無法改變這些事情,就像是看電影一樣,只能夠前進,不能夠后退。

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而四維空間就能夠控制時間,關于四維空間的理論,在科學界有很多種,克萊因瓶就是四維空間的產物,克萊因瓶是在1882年被德國幾何學家菲立克斯.克萊因提出的,克萊因瓶是一個瓶子底部有一個洞,延長瓶子的頸部,并且扭曲進入瓶子內部,然后和底部的洞相連接,它和球面不同,一直蚊子能夠從瓶子的內部直接飛到外部,而且不用穿過表面,所以這個瓶子其實沒有內外之分。目前市面上出售的克萊因瓶都能夠明顯的看到瓶頸伸入瓶壁才到達底部,按照克萊因瓶的定義來說,這些都是虛假制品,真正的克萊因瓶是不可能被制造出來的,我們可以用莫比烏斯環來解釋這個問題,烏斯環也可以叫莫比烏斯帶。

它是1858年由德國數學家莫比烏斯和約翰·李斯丁共同發現的。

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它不同于普通紙帶有兩個面,它只有一個面,其邊界由一條閉合曲線組成。假如將一只螞蟻放在普通的紙條上,螞蟻想到達另一面,肯定需要跨越紙面的「邊界」,但是在莫比烏斯環之上「邊界」神奇地消失了,螞蟻可以不用跨越任何邊緣地帶就抵達另一面,甚至是回到起點。莫比烏斯環的制作比較簡單,所以這些年來常常出現在大眾視野當中。科學家認為克萊因瓶無法在三維世界展示的原因,因為它本是屬于四維空間,所遵循的規則也是四維空間的,強行讓它出現在三維空間是行不通的。即使能夠讓它出現在三維空間,也一定會破壞它的平面完整性,實際上它就已經變成了另一種物體,而不再是原來嚴格意義上的克萊因瓶。

克萊因瓶本質上就是一個有外無內的古怪東西,想要真正的了解克萊因瓶,我們必須進入四維空間,不過人類如果進入四維空間中,還是人類嗎?科學家認為,如果人類進入四維空間中,那麼我們的身體一定會發生變化,就像二維空間的紙片人進入三維空間中就會轉變是一樣的,進入四維空間后,我們可能會遇到一些不同尋常的問題,這些問題都是我們無法理解的,有很多科學家認為,想要進入四維空間,必須找到連接四維空間的隧道,這個隧道可能在宇宙當中,在科幻電影《星際穿越》當中,主人公進入黑洞之后,就穿越到了另一個維度空間中,這個神秘的維度空間就是四維空間,不過目前人類對黑洞的認知還是有限的,最早提出黑洞的科學家是約翰.

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米歇爾,他認為,如果一顆天體擁有和太陽一樣的質量,而這個天體的直徑只有3000米,那麼這個天體的表面引力一定非常巨大。

後來在1796年,法國科學家拉普拉斯曾經預言:如果一顆天體的質量是太陽質量的250倍。而直徑和地球類似,那麼這個天體表面的引力會非常大,連光都無法逃離它的引力,在1783年的時候,英國天文愛好者給科學家卡爾迪許寫了一封信,信中他認為宇宙中存在一種質量非常大的天體,連光都會被它吞噬,當時他把這種天體稱為是暗星。直到1916年的時候,愛因斯坦利用公式計算出了黑洞,不過當時連愛因斯坦本人都不相信黑洞存在宇宙當中,之后德國物理學家卡爾史瓦西給了黑洞一個精確的解釋,他認為當大量的物質集中在一點時,就會使周圍產生視界,一旦進入這個視界,任何物體都會被吸進去,這個神秘的天體被稱為是黑洞。

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在宇宙中有很多黑洞,不過大部分的黑洞都在銀河系中,在銀河系的中心位置,就存在一顆超大質量的黑洞。

黑洞的引力非常強大,它能夠吞噬任何進入黑洞視界范圍內的物質,連光都無法逃離黑洞的引力,這些被黑洞吞噬的物質到底去了哪里?目前科學家也在積極的研究當中,難道說這些被黑洞吞噬的物質都去了另一個維度空間?現在科學家還無法解釋這個問題,不過科學家認為,在我們的宇宙中,除了一維空間、二維空間、三維空間、四維空間之外,還有更高維度的空間,目前科學家認為維度空間能夠達到11個維度,維度越高,生物的能力就會變得越強,11個維度空間還需要從弦理論說起,弦理論和量子力學和相對論的結合體,目前還處于理論當中,量子力學和相對論被稱為是現代科學的兩大支柱,一個是描述巨觀世界的理論,一個是描述微觀世界的理論,量子力學的基本概念包括了量子態、測量、波粒二象性、不確定原理等等,量子力學的出現還要從19世紀開始說起。

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在19世紀的時候,人類歷史上出現了很多偉大的科學家,比如說愛因斯坦、波爾、薛定諤、海森堡、居里夫人、普朗克等等,在這些科學家之前,牛頓以一己之力創立了經歷力學,當時很多科學家認為,我們已經解開了世界上所有的問題,比如說在遠低于光速的情況下,牛頓的經歷力學能夠解決所有的機械問題,電磁現象被總結為麥克斯韋方程,光現象能夠被波動定律解釋。熱現象能夠被熱力學解釋,在高于光速的情況下,愛因斯坦的相對論能夠解釋宇宙萬物,就在很多人都覺得我們已經解開世界奧秘的時候,科學家們突然發現,進入微觀世界之后,這些理論就不靈了,為了解決這個問題,眾多科學家一起創立了量子力學,在量子力學當中, 有很多經典的物理實驗,比如說薛定諤的貓,雙縫干涉實驗,量子糾纏等等。

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在我們的宇宙中,存在四種基本作用力,它們分別是強相互作用力,弱相互作用力,電磁力和引力,萬有引力是任何物體之間存的相互吸引力,是四個基本相互作用中最弱的,但是同時又是作用范圍最大的(不會如電磁力一般相互抵銷)。萬有引力是長程力,可以廣泛地作用于所有的物質。由于其廣泛的作用范圍,當物質質量為極大,物質有關的屬性以及與物質的帶電量有時可以相對地忽略。電磁力是兩個帶電粒子或物體之間的相互作用力,兩個相互運動的電荷之間存磁力。世上大部分物質都具有電磁力,而磁與電是電磁力的其中一種表現模式。例如電荷異性相吸、同性相斥的特性是其中之一。電磁力和萬有引力一樣,其作用影響范圍是無限大的。

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強力一般指強相互作用力,又稱為強核力,所有存在宇宙中的物體都是由原子構成,而原子核是由中子和質子組成。中子沒有電荷,而質子則帶正電荷;但需要牽引力把它們結合在一起,而強相互作用就是這種「牽引力」。弱力一般指弱相互作用力,弱力的作用距離比強力更短,作用力的強度也比強力小得多,是四種基本力中第二弱的、作用距離第一短的一種力。它只作用于電子、夸克層子、中微子(杜真子)等費米子,并制約著放射性現象。比如β衰變中放出電子和中微子,電子和中微子之間只有弱力作用。這四種基本作用力使得我們的宇宙有了規律,不過在相對論中,我們只能夠解釋引力的存在,引力無法在量子力學中被解釋,但是在量子力學當中, 能夠解釋電磁力,強力和弱力,卻無法解釋引力。

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這就說明量子力學和相對論之間還存在很多漏洞,畢竟這四種基本作用力都存在宇宙當中,這說明一種理論就能夠解釋這四種作用力,為了能夠讓相對論和量子力學完美的結合在一起,所以科學家提出了弦理論,弦理論認為,組成宇宙的萬物,都是由振動的弦決定的,這些弦有不同的振動頻率和模式,正是這些不同的振動模式形成了我們如今的世界,振動的弦不僅僅組成了可見的物質,還組成了我們看不見的物質,比如說能量,各種相互作用等等,更加奇妙的是,弦不僅僅在我們三維空間中振動,還在高維度空間中振動,這意味著一直以來我們固有的三維空間概念很可能是錯誤的,更高的維度空間一直存在著,不過更高的維度空間和高溫能量一樣,都是非常不穩定的,就像是不斷加熱的氣球,隨時都可能會爆炸。

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弦理論是我們認識世界的一種方式,主要是關于「宇宙萬物到底由什麼組成的?」。以前人們認為最小的結構單元是原子,後來發現了更小的電子,質子,質子下面還有夸克。在20世紀70年代,弦理論誕生了。根據該理論的詮釋,組成宇宙萬物的基本單元并不是像夸克電子這樣的基本粒子,而是像弦一樣不斷振動的東西,一維的東西。弦不同的振動模式(比如說振動頻率)就會表現出不同的粒子。弦理論剛提出了,就引起了很大的轟動,引起了很多理論物理學家的極大興趣。振動的弦,也分為兩種形式,一種是開放的弦,稱為「開弦」,就像線段一樣,有兩個端點。另一種是閉合的弦,就像圓圈一樣。弦理論認為,傳播引力的引力子就是由閉合的弦組成的。

隨著弦理論的發展,出現了不同模式的弦理論,有多達五種弦理論。

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但我們都知道,描述大自然的理論應該是唯一的,不可能有兩個不同的理論去描述大自然運行規律。到了上世紀八九十年代,一個科學家站了出來,它就是愛德華威滕,創建了史無前例的M理論,統一了之前的物種弦理論。最早的弦理論必須是嚴格的九維空間加上時間維度,才能夠自洽,否則是不成立的,但是M理論認為,宇宙是由十一個維度組成的,十一維度理論是超引力理論,該理論中存在一個非常特殊的解,而這個解的根本并不是一維度的弦,而是二維的膜,弦理論提出之后,科學家將維度空間提升到了11個維度,才完美的將量子力學和相對論結合在一起,在11維度空間中,四大基本力都能夠被解釋,所以很多科學家認為,我們的宇宙是由11個維度空間組成的。

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不過到現在為止,我們只發現了三維空間,對于其它維度的空間,目前科學家還在積極的研究當中,想要進入其它的維度空間,并不是一件容易的事情,而且不同的維度空間中,都有不同的規律和規則,有很多科學家認為,螞蟻就是一種二維生物,在螞蟻的認知當中,沒有高度的感念,螞蟻只知道長度和寬度,如果我們將螞蟻面前的一塊食物放在它的頭頂,它就會認為食物消失了,對于螞蟻來說這是一種超自然現象,但是對于三維認知的我們來說,我們知道這是怎麼回事,但是對于螞蟻來說,這就像是靈異事件一樣,如果我們進入四維空間中,也和螞蟻一樣,有很多事情都會超出我們的認知,而且在四維生物的眼中,我們其實就是低等生物,既然四維空間的生物能夠控制時間,那麼他們是不是已經實現了長生不老的技術?

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可能對于他們來說,生命就是沒有盡頭的,因為時間也是沒有盡頭的,但是對于我們來說,我們根本無法理解時間能夠量化是一種什麼樣的概念,而更高維度的空間,我們更是難以理解,不過小編認為,人類作為地球上最有智慧的生命,從誕生到現在,人類文明發展的時間也就短短幾千年,能夠在這短短幾千年的時間內,站到地球食物鏈的頂端,這說明人類科技發展的速度是非常快的,只要人類能夠堅持不懈的努力下去,人類未來一定能夠解開更多的宇宙奧秘,要知道曾經地球的霸主恐龍在地球上生活了1.6億年,都沒有進化出高級智慧,所以人類的出現并不是偶然的,小編認為,人類的科技還在不斷的進步和發展,只要人類能夠堅持不懈的努力下去,未來人類一定能夠解開維度空間的奧秘,希望這一天能夠早日到來,對此,大家有什麼想說的嗎?

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