如果我们在四维空间里,我们就能够将两条莫比乌斯环组成一个克莱因瓶 , 其实除了这个瓶子的形状,克莱因瓶还有另外一个很少有人知道的三维世界的形状—— “8字形”,虽然两个形状在我们的眼里有着巨大的差别,但在四维空间里,它们其实就是一个平面罢了 。
当然,可能还会有人很疑惑,为什么克莱因瓶在四维空间是一个不相交的曲面,却在三维空间就相交了呢? 我们从四维空间的角度可能很难更加详细精准地解释,那就换一个维度空间来分析一下 。我们都知道,一维空间是一个点,它只有一个单位 , 比如往前或者往后,任何一个平面或者是空间在一维空间里都只能表现为一个点的形状 。
二维空间则是平面,即只有前后、左右 , 而无法进行上下的活动,三维空间也就是我们所在的世界 , 具有长、宽、高三种位置方向,不仅能够进行前后、左右的活动,还能上下移动 。
在三维空间里,我们把一个圈扭转却不相交 , 在我们的眼里它只是形状有所变化,根本没有发生碰触,但是在二维空间里,这却是一个具有交点的圈 。
再比如我们将两根筷子一个朝下 , 一个朝前放置,它们本身是平行且不相交的,但是 二维世界 的人也只会看到交叉的两根筷子 。
这就是从 低纬度观察高纬度的缺点,低纬度的人总会缺少一些它们所无法理解的东西,因此只能发现它们能够发现的事情 。就算是我们告诉一个生活在二维空间的人: 一个苹果是由多个平面组成的,一个长方体有六个面等等,它们也都无法理解这是什么意思 。
换句话说,我们的维度相对克莱因瓶比较低,在我们的认知里世界只有长、宽、高,所以无法理解克莱因瓶到底是怎么组成的 。而克莱因瓶的这个形象也不过是它在三维空间的一个“投影” , 是我们只能够看见和理解的部分。
那么四维空间到底是什么呢?其实科学家们还没有一个对四维空间准确的结论 , 目前而言也只是一个基于现有 科技 手段和理论知识上进行的对规律的猜想 。
这里说的 四维空间 与爱因斯坦的“四维时空”并不一样,后者指的是宇宙是在三维空间的“空间”基础上,再与另外一个维度——“时间”共同组成的 ,其中的“第四维”与三个维度有着很大的差异: 一个是时间,三个是空间 。
而我们所说的四维空间,“第四维”与三种维度都属于是空间 , 从数学的角度来说 , 第四维就是 在x轴、y轴、z轴的基础上,再延伸出来的一条同时垂直于这三条坐标轴的轴线 , 一般来说是将这条轴线称为是“w轴” 。
这也就意味着 , 四维空间除了前后、左右、上下的三种活动方向以外 , 还存在着另外一种新的移动方向,这是三维空间的我们所无法做到的 。
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