基本介紹
- 中文名：四維
- 外文名：four-dimensional
- 套用學科：物理
- 用途：來形容時空坐標的數目
- 解釋：四個維度
- 涉及學科：物理學，天文學，數學
定義,性質,維數類比,相關理解,另一個四維空間,延伸,
定義
維度是一個空間概念，不同的維度代表著不同的空間。比如一維空間指的是直線；二維空間指的是平面；三維空間指的是立體空間。
性質
科學家已經證明，我們宇宙的空間結構的確有延伸的維，也有捲縮的維。就是說，我們的宇宙有像水管在水平方向延伸的、大的、容易看到的維，也有像水管在橫向上的圓圈那樣捲縮的維。那些緊緊捲縮的維存在於一個微小的空間裡，即使用目前我們最精密的儀器也無法探測到它們。
維數類比
要理解四維空間的本性，我們可以利用一種稱為“維數類比”(dimensional analogy) 的方法。維數類比是指通過研究 n - 1 維與 n 維之間的關係，來推斷 n 維與 n + 1 維之間會有什麼樣的關係。
埃德溫·阿伯特·阿伯特在他的書扁平的世界 (Flatland)中運用維數類比，講述了在一個扁平得就像一張紙的二維世界中生活的一個正方形的故事。在這個正方形的眼中，生活在三維世界中的人們擁有近乎神的力量，因為他們能在不打破（二維的）保險箱的情況下從其中把東西（通過移入移出三維空間的方法）取出，能看到所有在二維世界看來是被擋在牆後面的東西，甚至能站在離二維世界幾英寸的地方來保持“隱形”。
通過套用維數類比，人們可以推斷，四維空間中的人在我們三維的視角看來應該有類似的神奇能力。魯迪·拉克在他的小說空間世界 (Spaceland)中展示了這一點。小說的主人公就遇到了具有神奇能力的四維人。
相關理解
四維空間的長（X），寬（Z），高（Y），疊（T）四條軸。
讓人沮喪的是，你永遠無法完全理解四維，因為你是三維生物，但我會讓你儘量理解。至於為什麼如下：
1、四維生物看到的什麼：肯定的說，四維生物看到的是四維的投影，即三維。就像我們看到的是三維的投影，即二維。我們想像中的三維世界就是四維生物從三維空間看到的樣子。但到底長什麼樣就算你的腦子以每納秒十億T（計算機存儲量單位）的速度想十億世紀都別想想出來，因為你就是跑不出這個套路：四維投影成三維，三維再投影成二維進入我們的視網膜......但這個套路很難察覺到。想知道就必須得接過二維，讓三維直接進入我們的視網膜，但這需要一個四維的眼睛和四維的空間來支持。
2、四維立方體是怎么投影成三維的：其實，投影用的燈光也是四維的。以我們的大腦只能想像出三維是怎么投影成二維的，因為你永遠跑不出上面那條說的套路。
四維的每條軸都是互相垂直的。高維度太難理解就用低緯度打比方吧：你在二維的紙上是不可能畫出三條互相垂直的線，因為你的紙只有二維。但是讓你在三維中畫三條互相垂直的線對你來說很簡單吧，那再畫一條互相垂直的線呢？那就是在四維中。
四維物體穿過三維的投影演示
四維物體穿過三維的投影演示另一個四維空間
想像一下我們打算看一下現在幾點了，當我們看手錶的時候，從手錶反射過來的光子擊中了我們的視網膜。真正觸動我們視網膜的東西，是這些光子的能量和動量，根據光子的這些信息，我們的大腦分析出了手錶所顯示的時間。所以我們其實是處在由能量和動量所組成的空間中。
由能量和動量所組成的空間，這個空間在物理學上叫做----動量空間。與四維時空類似，動量時空也是四維的，其中的一維是能量，而另外三維，是動量的三個分量。
表面看起來，科學家構建出來的動量空間似乎只是個數學遊戲，四維空間已經很好地解釋了巨觀世界，我們再構建個動量空間，似乎沒有必要。但其實在某些方面，動量空間比四維空間顯得更加真實。
比如在粒子對撞機中，粒子們高速地相撞，變成其他一些粒子，涉及到能量和動量的轉換；我們利用天文望遠鏡觀察遙遠的天體，實際上我們觀察到的不過是光子的能量和動量這類信息。至少從這些觀察上講，無論巨觀世界還是微觀世界，我們也許並不是生活在時間和空間中，而是生活在能量和動量構成的動量空間裡。
延伸
我相信，在科學的進步下，總有一天能夠揭開這些似乎深奧的秘密。
