什么是四维空间？

什么是四维空间?~

四维空间是一个时空的概念。四维时空，又叫闵可夫斯基空间，是三维空间加上一个时间维度。时间维度和空间维度是不同类型的维度。如果三维空间多了一个维度成为四维空间，外加一个时间维度，就成了五维时空了。至于n维时空，也是这样理解的。

四维空间特点
维度又称为维数，在数学中是独立参数的数目，在物理学中则是独立的时空坐标的数目。维度不一定是正整数。在19世纪，数学家们发现了分形，并借此创立了一种分数维度。在分形几何中，许多物体的维度都不是整数，而是分数。
曲线虽然是一维图形，但曲线只能被嵌入二维空间及三维空间中。曲面虽然是二维图形，但只能被嵌入三维空间中。对此，如果引入分数维度，曲面就应该是维度介于2和3之间的几何图形。四维空间具有4个空间维度。在三维空间中，以笛卡尔空间直角坐标系为例，一个点的位置需要xyz三个坐标来描述。

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。

物理中的维度是从数学上定义的。而空间维度应当只有三维。零维向任意方向(方向是任意的)生长就形成了一维线(直线)，一维线延法线方向(方向在一个平面内，所以是法平面,是二维的)生长就形成二维面，同理，二维面延法线方向(方向固定了，在一直线上)生长得到三维体。而三维体在空间上已经没有生长可能，用推论法可知,零维点有三维生长方向，一维线有二维平面为生长方向，二维平面有一维线为生长方向。生长方向随空间维度的升高而递减。三维体的生长维数为零。所以三维空间不可能生长成四维空间，四维的称为时空，时间维度是独立在空间维度之外的物理维度。
线是一维的，参数是点
面是二维的，参数是线
体是三维的，参数是面
以此类推，以体为参数构成的空间就是四维空间，通常理解为时空。

四维以上的，属于高维模型。 高维模型，分数学与物理两个概念。 在数学上，多维有很多模型。理论上，维数可以很高，模型很多。但是满足“交换不变”这一性质的很少，所以，有人认为四维空间是物理维度的上限。但是，也有人认为会有更高物理维数。不断进行思考，这有益智力。因为受到物理条件的约束，因此尽管在数学上，多维有很多模型，可是在物理理论上，维数不可以很高。为了解释宇宙的有限无边的性质，必须引入多维的概念，一般是四维时空（一对相对组成性质），也有一些其它有限可数的维数，而在物理上成立的模型不多，其思考难度很大，因为这要受到物理现象的约束。
在划定四维以上时，还有很多解释不了的地方，高维模型也是相当难完成。

根据爱因斯坦相对论所说：我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓四维空间。由于我们在地球上所感觉到的时间很慢，所以不会明显的感觉到四维空间的存在，但一旦登上宇宙飞船或到达宇宙之中，使本身所在参照系的速度开始变快或开始接近光速时，我们能对比的找到时间的变化。如果你在时速接近光速的飞船里航行，你的生命会比在地球上的人要长很多。这里有一种势场所在，物质的能量会随着速度的改变而改变。所以时间的变化及对比是以物质的速度为参照系的。这就是时间为什么是四维空间的要素之一。

3个人类能感知的维度：长宽高。和人类感知不了的第4维：时间维

三个空间维，一个时间维

三维总知道吧,就是立体空间,再加上时间,

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宁都县19286443285： 四维空间(数学概念) - 搜狗百科？
逯卓莪术：[答案] 四维空间是一个时空的概念.简单来说,任何具有四维的空间都可以被称为“四维空间”.不过,日常生活所提及的“四维空间”,大多数都是指爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念.根据爱因...

宁都县19286443285： 四维空间是什么? - ？
逯卓莪术： 四维空间是一个时空的概念.简单来说,任何具有四维的空间都可以被称为“四维空间”.不过,日常生活所提及的“四维空间”,大多数都是指爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念.根据爱因斯坦的概念,我们的宇宙是由时间和空间构成.时空的关系,是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又加了一条时间轴,而这条时间的轴是一条虚数值的轴.

宁都县19286443285： 四维空间是什么概念 - ？
逯卓莪术： 一维是线,二维是面,三维是立体空间,四维是弯曲空间(就是宇宙)

宁都县19286443285： 什么是四维空间 - ？
逯卓莪术： 解: 四维空间不同于三维空间,四维空间指的是标准欧几里得空间,可以拓展到n维; 四维时空指的是闵可夫斯基空间概念的一种误解. 人类作为三维物体可以理解四维时空(三个空间维度和一个时间维度)但无法认识以及存在于四维空间,因为人类属于第三个空间维度生物. 通常所说时间是第四维即四维时空下的时间维度. 四维空间的第四维指与x,y,z同一性质的空间维度. 然而四维时空并不是标准欧几里得空间,时间的本质是描述运动的快慢.

宁都县19286443285： 请高手回答,四维空间的意义是什么,即什么是四维空间,请说的具体点 - ？
逯卓莪术：[答案] 首先,严格来说,我们能推论出四维或者更高维度空间的存在,但是你在脑袋中想象不出来,因为咱们的脑袋是三维的. 正如一张纸上的圆形是想象不出圆柱体是个什么东西一样. 一根无限长,但是无限细的线,就是一维. 无限个一维线并排起来,形...

宁都县19286443285： 什么叫四维空间,是什么概念?？
逯卓莪术： 四维空间就是指包括时间A和由长X宽Y高Z组成的包括三维空间在内的空间. 俗称的四维空间是指物理学的三维即长、宽、高加上时间轴形成的四维空间,是比较抽象的概念.四维空间是由爱因斯坦提出的,即长、宽、高、时间.时间是特殊的单位,它只会向前发展,不可能返回原来.四维空间是一个时空的概念.简单来说,任何具有四维的空间都可以被称为“四维空间”.不过,日常生活所提及的“四维空间”,大多数都是指爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念.根据爱因斯坦的概念,我们的宇宙是由时间和空间构成.时空的关系,是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又多了一条时间轴,而这条时间的轴是一条虚数值的轴.

宁都县19286443285： 什么是四维空间,简单易懂点!我才初一,无意中看见了四维空间这个词,看其他的地方看不太懂,也懒得看那么多 -- ,有没有简易点的说法,有图更好其实... - ？
逯卓莪术：[答案] 四维空间就是时空,在长宽高的基础上多了一条时间轴.二维的只是三维物体的投影,我们生活中的影子便是二维的.同样,在某种意义上说,三维也是四维的投影.

宁都县19286443285： 什么是4维空间,物理和数学上的有什么区别 - ？
逯卓莪术：[答案] 我的理解,不知道是否正确啊. 数学上的“空间”概念仅限于对位置 方位的描述,不涉及时间. 而经典物理学中,认为空间 与 时间 不存在联系,所以经典物理学中的空间实际就是数学上的空间概念. 但相对论力学认为,空间与时间存在紧密的联系,...

宁都县19286443285： 什么是空间4维空间如何理解,不是就长宽高时间 - ？
逯卓莪术：[答案] 长宽高时间是四维时空,不是4维空间 一般说的四维空间是指增加了一个空间维度.这种空间比我们所在的空间多了一个维度,所以我们不可能对它有直观感受,只能通过数学抽象地描述. 同样有五维空间、六维空间……N维空间……乃至无穷维空间.