維與可能存在的多維空間

維度,這個詞想必大家都有聽說過。那麼,到底什麼是維度?

其實,維度是數學中引數的數目。在物理學領域中,是指獨立的時空座標的數目。從哲學角度來說,是指人們觀察、思考或者描述事物的思維角度。

維與可能存在的多維空間

下面我們簡單的描述:

數學維度:在一定的前提下描述一個數學物件所需的引數個數,完整表述應為“物件X基於前提A是n維”。

我們可以簡單的理解為,點是0維、直線是1維、平面是2維、體是3維。但是這樣理解是不全面的,其完整描述應該是:點基於點是0維、點基於直線是1維、點基於平面是2維、點基於體是3維。

我們再進一步解釋:在點上描述一個點就是點本身,不需要引數;在直線上描述一個點,需要1個引數;在平面上描述一個點,需要2個引數;在體上描述一個點,需要3個引數。這些引數就是我們常說的座標值。

但是我們描述的物件如果改變,那麼就會得到不同的結論,如:直線基於平面是4維、直線基於體是6維、平面基於體是9維。進一步理解為:兩點可確定一條直線,所以描述一條直線在平面上需要2×2個引數,在體上需要2×3個引數;不共線的三點可確定一個平面,所以在體上描述一個平面需要3×3個引數。

維與可能存在的多維空間

物理維度:?有連結通路和分數維。例如: 兩條平行線可以看作是兩個相對獨立的一維,要想從一條線到另一條線就需要建立一條新的直線連線二者,此直線即是維度。0維是一點,沒有長度;1維是線(弦),只有長度。2維是一個平面,是由長度和寬度(或曲線)形成可以容納n條線或由n條線組成的面。3維是2維加上高度形成立體。

(註解:0維是一個點,其實是不嚴謹的,如果是點,就算再多小,都一定有長度和寬度。所以,0維不是點,0維實際上是可以忽略的,0維就是什麼都沒有)

分數為,是19世紀,數學家們發現了分形,由此創立了一種新的維度——“分數維”。人們意識到,維度不只是有整數,還有可能是分數,甚至是無理數。英國著名物理學家史蒂芬·霍金就有這樣的解釋:就像一根頭髮,我們遠看是一維的線,但是在放大鏡下,它確是三維的;那麼對於時空,如果我們有足夠高倍的放大鏡,也應該能揭示出其它可能存在的4維、5維空間,直至11維空間。

維與可能存在的多維空間

哲學領域:我們從幾個思維角度去觀察、思考或者描述問題,就稱作幾維。比如,失去了知覺的人,沒有明顯的思維活動,那麼就稱為“零維”;頭腦單純,一條道走到黑,其思維方式稱作“一維”;善於“一分為二”,從正反兩個方面去觀察與思考問題,其思維方式稱作“二維”;習慣於“一分為三”,遇事能從三個主要方面去考察分析的思維方式,稱作“三維”。

維與可能存在的多維空間

上述這些只是簡單的描述和理解。下面我們來談一談,物理學中常說的多維。

物理學家們,將維度分為了十一個。一維是線,二維是面,三維是靜態空間,四維是動態空間。

我們在物理學中描述某一變化著的事件時 所必須的變化的引數。這個引數就叫做維。簡單地說:0維是點,沒有長、寬、高。一維是由無數的點組成的一條線,只有長度,沒有寬、高。二維是由無數的線組成的面,有長、寬沒有高。三維是由無數的面組成的體,有長寬高。維也可以理解成方向。

維與可能存在的多維空間

四維:大多數都是指《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的“四維時空”的概念。我們的宇宙是由時間和空間構成。時空的關係,是在空間的架構上比普通的三維空間的長、寬、高三條軸外又加了一條時間軸,但是這條時間軸是一條虛數值的軸。根據相對論所說:我們生活中所面對的三維空間加上時間構成四維時空。

五維:四維時間線上任何一點都有無限種發展趨勢。這樣從四維上的某一點分出無限多的時間線,構成了五維。

六維:五維空間上兩條時間線,就如同二維空間不能直接到達。在六維空間中正如把二維空間彎曲一樣,五維空間也可以彎曲,產生了六維空間,在六維空間中可以直接到達五維時間線上的任意一點。

維與可能存在的多維空間

七維:七維空間包括了從宇宙大爆炸開始到宇宙結束,所有空間維,所有時間維上的所有可能性,以及在任意兩點直接到達的可行性。五維空間是某一點產生無限個發展趨勢,七維是所有點即無限點上產生無限個時間線。

八維:八維空間中包括了從大爆炸處產生的無限多個宇宙,這些宇宙中有不同的物理定律,不同的引力常數。

九維:九維空間則是八維空間的彎曲,在八維空間中,不能直接在各個宇宙中到達不同的兩點,而九維空間中則可以在八維空間中的兩點間直接到達。

十維:根據超弦理論,最小粒子不是實體的物質,而是由不同振動頻率的超弦形成的物質,不同的頻率產生了不同外在表現。在十維空間中,已經沒有物質了,只存在不同振動頻率的弦。在十維空間中一切皆有可能。

維與可能存在的多維空間

十一維:十一維空間,是由十維空間加上記憶和感知構成,愛因斯坦認為記憶是可延伸且具有彈性的,而感知是存在於時間、空間、記憶之外的。超弦理論的十維空間之後,推出了十一維空間的超膜理論。總之,十一維空間是由時間、空間、記憶與感知構成的。

當然,五維空間至十一維空間只是理論上存在的可能。對於我們人類來說,其他維度是很難察覺到的。

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