什么是一维度2维度三维度4维度(什么是维度有多少个维度)

正如你可能已经注意到的,我们生活在一个由三个空间维度和一个时间维度定义的世界里。换句话说,在任何给定的时刻,只要用三个数字就能确定你的实际位置。在地球上,这些坐标分为经度、纬度和海拔,代表长度、宽度和高度(或深度)。在这些坐标上打上时间戳,你也会被定位在时间上。

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基本空间维度?(网络图)

如果把它进一步剥离,一维的世界就像测量过的线上的一颗珠子。你可以把珠子向前滑动,也可以把珠子向后滑动,但是你只需要一个数字就能知道它在线上的确切位置:长度。珠在哪里?它的长度为15厘米。

现在让我们升级到二维世界这本质上是一个平面地图,就像战场上的战斗,如战列舰或国际象棋。你只需要长度和宽度来确定位置。在战列舰中,比如你所要做的就是说“E5”,你就知道位置是水平“E”线和垂直“5”线的集合。

现在我们再增加一个维度。我们的世界将高度(深度)考虑在内。在战舰上定位潜艇的确切位置只需要两个数字,而现实生活中的潜艇需要第三个深度坐标。当然,它可能在海面上冲锋,但也可能隐藏在800英尺(244米)的水下。这将是什么?

是否有第四空间维度?这是个棘手的问题,因为我们目前无法感知或测量任何超出长度、宽度和高度的东西。正如在三维世界中定位一个位置需要三个数字,一个四维的世界需要四个

此时此刻,你可能处于特定的经度、纬度和高度。向你的左边走一点,你就会改变经度或纬度,或者两者兼而有之。站在同一地点的椅子上,你就会改变你的高度。这就是困难的地方:你能在不改变经度、纬度和高度的情况下从当前位置移动吗?你不能,因为没有第四个空间维度让我们移动。

但是即使我们不能在第四个空间维度里移动或感知一个人并不一定排除它的存在。1919年,数学家特奥多尔·卡鲁扎(Theodor Kaluza)提出,第四空间维度可能与广义相对论和电磁理论联系在一起。但是它会去哪里呢?理论物理学家奥斯卡·克莱恩(Oskar Klein)后来修正了这一理论,提出第四维度仅仅是卷曲的,而其他三个空间维度则是延展的。换句话说,第四维空间是存在的,只是它被卷起而看不见,有点像一个完全缩回的卷尺。而且,这意味着我们三维世界中的每一个点都将会有一个额外的第四空间维度卷绕在里面。

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四维给卷起来了?(网络图)

然而,弦理论学家需要一个稍微复杂一点的视角来支持他们关于宇宙的超弦理论。事实上,很容易就会认为他们在提出包括时间在内的10或11个维度时有点炫耀。

等等,别让这让你的大脑崩溃。想象这一点的一种方式是想象我们的三维世界的每一个点都不是一个缩回的卷尺,而是一个弯曲的,六维的几何形状。其中一个例子是Calabi-Yau(卡拉比-丘)形状,它看起来有点像软体动物、埃舍尔的绘画和《星际旅行》(星际旅行)的节日装饰品。

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卡拉比-丘流形动态模拟~(网络图)

你可以这样想:混凝土墙从远处看起来坚实牢固。然而,走近一点,你就会看到标记它表面的凹痕和洞。再靠近一点,你会发现它是由分子和原子组成的。或者考虑一根缆绳:从远处看,它似乎是一条粗短的线。靠近它,你会发现它是由无数的线织成的。总有比表面看起来更复杂的东西,而这种隐藏的复杂性很可能会隐藏所有这些微小的、卷起的维度。

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其他维度隐藏起来了?(网络图)

​ 然而,我们只能确定我们的三个空间维度和一个时间维度。如果还有其他维度等着我们,那么它们就超出了我们有限的感知范围——就目前而言。

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