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维与可能存在的多维空间

作者:胖胖讲知识

维度,这个词想必大家都有听说过。那么,到底什么是维度?

其实,维度是数学中参数的数目。在物理学领域中,是指独立的时空坐标的数目。从哲学角度来说,是指人们观察、思考或者描述事物的思维角度。

维与可能存在的多维空间

下面我们简单的描述:

数学维度:在一定的前提下描述一个数学对象所需的参数个数,完整表述应为"对象x基于前提a是n维"。

我们可以简单的理解为,点是0维、直线是1维、平面是2维、体是3维。但是这样理解是不全面的,其完整描述应该是:点基于点是0维、点基于直线是1维、点基于平面是2维、点基于体是3维。

我们再进一步解释:在点上描述一个点就是点本身,不需要参数;在直线上描述一个点,需要1个参数;在平面上描述一个点,需要2个参数;在体上描述一个点,需要3个参数。这些参数就是我们常说的坐标值。

但是我们描述的对象如果改变,那么就会得到不同的结论,如:直线基于平面是4维、直线基于体是6维、平面基于体是9维。进一步理解为:两点可确定一条直线,所以描述一条直线在平面上需要2×2个参数,在体上需要2×3个参数;不共线的三点可确定一个平面,所以在体上描述一个平面需要3×3个参数。

维与可能存在的多维空间

物理维度:有链接通路和分数维。例如: 两条平行线可以看作是两个相对独立的一维,要想从一条线到另一条线就需要建立一条新的直线连接二者,此直线即是维度。0维是一点,没有长度;1维是线(弦),只有长度。2维是一个平面,是由长度和宽度(或曲线)形成可以容纳n条线或由n条线组成的面。3维是2维加上高度形成立体。

(注解:0维是一个点,其实是不严谨的,如果是点,就算再多小,都一定有长度和宽度。所以,0维不是点,0维实际上是可以忽略的,0维就是什么都没有)

分数为,是19世纪,数学家们发现了分形,由此创立了一种新的维度——"分数维"。人们意识到,维度不只是有整数,还有可能是分数,甚至是无理数。英国著名物理学家史蒂芬·霍金就有这样的解释:就像一根头发,我们远看是一维的线,但是在放大镜下,但它却是三维的;那么对于时空,如果我们有足够高倍的放大镜,也应该能揭示出其它可能存在的4维、5维空间,直至11维空间。

维与可能存在的多维空间

哲学领域:我们从几个思维角度去观察、思考或者描述问题,就称作几维。比如,失去了知觉的人,没有明显的思维活动,那么就称为"零维";头脑单纯,一条道走到黑,其思维方式称作"一维";善于"一分为二",从正反两个方面去观察与思考问题,其思维方式称作"二维";习惯于"一分为三",遇事能从三个主要方面去考察分析的思维方式,称作"三维"。

维与可能存在的多维空间

上述这些只是简单的描述和理解。下面我们来谈一谈,物理学中常说的多维。

物理学家们,将维度分为了十一个。一维是线,二维是面,三维是静态空间,四维是动态空间。

我们在物理学中描述某一变化着的事件时 所必须的变化的参数。这个参数就叫做维。简单地说:0维是点,没有长、宽、高。一维是由无数的点组成的一条线,只有长度,没有宽、高。二维是由无数的线组成的面,有长、宽没有高。三维是由无数的面组成的体,有长宽高。维也可以理解成方向。

维与可能存在的多维空间

四维:大多数都是指《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的"四维时空"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的三维空间的长、宽、高三条轴外又加了一条时间轴,但是这条时间轴是一条虚数值的轴。根据相对论所说:我们生活中所面对的三维空间加上时间构成四维时空。

五维:四维时间线上任何一点都有无限种发展趋势。这样从四维上的某一点分出无限多的时间线,构成了五维。

六维:五维空间上两条时间线,就如同二维空间不能直接到达。在六维空间中正如把二维空间弯曲一样,五维空间也可以弯曲,产生了六维空间,在六维空间中可以直接到达五维时间线上的任意一点。

维与可能存在的多维空间

七维:七维空间包括了从宇宙大爆炸开始到宇宙结束,所有空间维,所有时间维上的所有可能性,以及在任意两点直接到达的可行性。五维空间是某一点产生无限个发展趋势,七维是所有点即无限点上产生无限个时间线。

八维:八维空间中包括了从大爆炸处产生的无限多个宇宙,这些宇宙中有不同的物理定律,不同的引力常数。

九维:九维空间则是八维空间的弯曲,在八维空间中,不能直接在各个宇宙中到达不同的两点,而九维空间中则可以在八维空间中的两点间直接到达。

十维:根据超弦理论,最小粒子不是实体的物质,而是由不同振动频率的超弦形成的物质,不同的频率产生了不同外在表现。在十维空间中,已经没有物质了,只存在不同振动频率的弦。在十维空间中一切皆有可能。

维与可能存在的多维空间

十一维:十一维空间,是由十维空间加上记忆和感知构成,爱因斯坦认为记忆是可延伸且具有弹性的,而感知是存在于时间、空间、记忆之外的。超弦理论的十维空间之后,推出了十一维空间的超膜理论。总之,十一维空间是由时间、空间、记忆与感知构成的。

当然,五维空间至十一维空间只是理论上存在的可能。对于我们人类来说,其他维度是很难察觉到的。

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