手动镜头:四维空间是怎么回事?

来源:百度文库 编辑:高校问答 时间:2024/05/04 07:40:12

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。
四维空间是1980年闵可夫斯基提出的。由三维空间变量和时间变量组成。

某时刻t在某地(x,y,z)发生一个事件,在四维空间中就用一个点表示,叫世界点。比如此刻你在机场门口。

一连串事件组成四维空间的连续曲线,称为世界线。例如一段时间内飞机从甲地飞往乙地。

从一个世界点离开和达到这个世界点的所有光的世界线,在四维空间构成四维曲面,称为光锥。好比来到机场和离开机场。两个顶点共点的光锥,一个是绝对过去,另一个是绝对未来。

不好懂?好,换个说法。

说小羊过河的故事。一条独木桥(一维空间)上,黑羊从这边过去,白羊从那边过来,会在桥中央发生互不相让的尴尬事。假定在平地上(二维空间)黑白羊就轻松跑过。

在一个平面上发生水灾,眼看上帝的羊难逃厄运。直升机适时出现,实现空中救援(三维空间)。

在地面和空中的三维空间上加上时间,史学家的历史,经济学家的金钱,军事家的胜利,生物家的进化,就组成了四维这一主题。

四维空间无处不在。小学老师教学生写记叙文时,要求“时间地点人物”要素齐全,就是要求描述人物活跃于四维空间中。

不妨“科幻”一下:设想我们有幸正在超真空光速运行的系统里,于是时光将倒流。我们就可以回到过去。于是,我们可以再次年轻。生活可以重新选择,爱情的故事可以重演。哇!如果去买股票,那一定是稳赚不赔,想不当百万富翁都难。

当然,严密的科学问题不像上述那么简单。四维时空是目前人类无法想象的空间,内里包含黑洞,白洞,虫洞等(科学理论上成立,但难以解释的)现象存在。

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四维空间是目前人类无法想象的空间,科学理论上成立,但难以解释。
比如,把一个三维的立方体(如:老师用的粉笔盒),拆开,成为一个二维的一头较长的“十”字形平面图形。反之,可以把二维的一头较长的“十”字形平面图形折叠成一个三维的立方体。
因此,如果我们把一个三维的一头较长的“十”字形立体物(如:教堂的十字架),巧妙的“折叠”成一个“超立方体”,不就进入四维空间了吗?
再如,有些事情大多数人都认为办不成,有人却办成了;有些人身材并不高大,如邓小平,却难以想象,他的内心有如此广阔的精神世界!