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【物理思维】一分钟看懂一维空间到十维空间

环球物理  · 公众号  · 物理  · 2017-05-19 22:14

正文










如果把一到十维度的空间用一张图来表达,你是否会看得明白呢?










根据弦理论,粒子被看作是长度为普朗克尺度一维弦,在引入费米子的座标后,科学家提出了超弦理论。超弦理论暗示的平行宇宙时空必须拥有十个维度,时空中也存在超对称现象,宇宙不仅是四维时空,而是多维的。










让我们从一个点开始,和我们几何意义上的点一样,它没有大小、没有维度。它只是被想象出来的、作为标志一个位置的点。它什么也没有,空间、时间通通不存在,这就是零维度。











一维空间

好的,理解了零维之后我们开始一维空间。已经存在了一个点,我们再画一个点。两点之间连一条线。噔噔噔!一维空间诞生了!我们创造了空间!

一维空间只有长度,没有宽度和深度。










二维空间

我们拥有了一条线,也就是拥有了一维空间。如何升级到二维呢?很简单,再画一条线,穿过原先的这条线,我么就有了二维空间,二维空间里的物体有宽度和长度,但是没有深度。你可以试一试,在纸上画一个长方形,长方形内部就是一个二维空间。


















这里,为了帮助大家方便理解高维度的空间,我们用两条相交的线段来表示二维空间。










为了向更高的维度前进,现在我们现在来想象一下二维世界里的生物。因为二

维空间没有深度(也可以理解成厚度),只有长度与宽度,我们就可以将它理解成“纸片人”,或者是扑克牌K.J.A Q里的画像。因为维度的局限,这个可怜的二维生物也只能看到二维的形状。如果让它去看一个三维的球体,那么他只能看到的是这个球体的截面,也就是一个圆。











三维空间

三维空间大家肯定熟悉,我们无时无刻都生活在三维空间中。三维空间有长度、宽度与高度。









但是,我要用另一种思维来表达三维空间,只有这样,才可以向更高维度推进。


好,现在我们有一张报纸,上面有一只蚂蚁。我们就姑且把蚂蚁君看作是“二维生物”,我在二维的纸面上移动。如果要让他从纸的一边爬到另一边,则蚂蚁君需要走过整个纸张。但是我们把这张纸卷起来呢?成为一个圆柱,一个三维空间里的物体;这时蚂蚁君只需要走过接缝的位置,就到达了目的地。(对了!就是传说中的虫洞)换句话说,把二维空间弯曲,就得到了三维空间,我们就可以这样来表达。



















再解释一遍,在这个图示上,蚂蚁从A点消失,B点出现,你们想想,就是这意思,卷曲产生新的维度!





























好了,

开始进入烧脑阶段!

前三个维度我们可以简单理解成长、宽、高。那么我们怎么理解四维空间?

四维空间

四维比三维多一维,它是什么?是时间!

想象一下,左边有一个1分钟之前的我,右边则是现在我,将这“两个我”看成两个点 ,穿过他们连线,它就是四维空间里的线。太棒了,四维空间出现了!












那么在现实当中我们可以看到过去和未来的我么?不能!因为我们是三维生物,活在三维空间中。 就像上文提到的,那位二维生物只能看到三维物体的截面一样,我们作为三维生物,只能看到四维空间的截面,也就是现在的你、我、他;换句话说就是此时此刻的世界 。





















你们还可以么?

我要开始讲五维空间了哦

五维空间

首先我们要明确一点,低维度生物不能意识到高维度空间发生的事情。我们从出生到现在,都感觉自己在同一个空间里。我们常说“随着时间的推移”,其实就是沿着时间线向前,这条时间线就是四维空间里的那条线,换句话说,三维的我们沿着四维空间里的时间线向前走。









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