作业帮爱因斯坦提出的4维空间真的吗
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/04/28 14:26:19
爱因斯坦提出的4维空间真的吗
你好 四维空间是一个时空的概念.简单来说,任何具有四维的空间都可以被称为“四维空间”.不过,日常生活所提及的“四维空间”,大多数都是指爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念.根据爱因斯坦的概念,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三维空间的长、宽、高三条轴外又多了一条时间轴,而这条时间的轴是一条虚数值的轴.
根据爱因斯坦相对论所说：我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓四维空间.由于我们在地球上所感觉到的时间很慢,所以不会明显的感觉到四维空间的存在,但一旦登上宇宙飞船或到达宇宙之中,使本身所在参照系的速度开始变快或开始接近光速时,我们能对比的找到时间的变化.如果你在时速接近光速的飞船里航行,你的生命会比在地球上的人要长很多.这里有一种势场所在,物质的能量会随着速度的改变而改变.所以时间的变化及对比是以物质的速度为参照系的.这就是时间为什么是四维空间的要素之一的原因.
我们之所以是三维生物,是以为这个维度的空间里只存在三维的时间.时间的不完整决定了空间的不完整.我们不能认识其他维度的空间,是因为我们不具备在那个空间里面运动的时间.时间的多样性决定的空间的多样性.同时,因为时间的不同分解方式,注定了我们的三维空间也是相对的,它可以被命名为一维,二维,甚至是任意维——完全取决于不同的分解方式.时间是决定维度的关键,同时,它也是决定低维物体高维存在方式的关键.
让我们看看科学上的说法：低维是空间上的缺陷,它们不具备在高维世界内运动的空间.关于这一点,有一个疑问,那就是我们怎么可以发现这个缺陷.我们认为的低维不存在某一个空间长度,是因为我们无法确定它有那一个长度,也就是我们现在用最好的设备也无法观察到那一个长度差.那么,将来呢?我们现在无法认证,可能将来会有人证明那个低维物体确实属于高维.因此,低维与高维并不存在所谓的空间差.那么,我们如何区别高维与低维?很简单,用时间.用时间去解释任何一个维度空间,我们也可以认为,低维之所以比高维低级,是因为它们存在时间上的缺陷,它们无法在时间范畴内感受高维的存在.所以,我们要去了解低维或者高维,先要知道它们存在的时间范围.高维与低维之间可以实现转化,道理是很简单的,只要加入或者去掉一个时间单位就可以了.然而说起来很容易,做起来却很复杂,我们对时间的概念都是如此模糊,要想在空间范围类实现时间的转化就更困难.
对四维空间,一般人可能只是认为在长、宽、高的轴上,再加上一根时间轴,但对于其具体情况,大部分的人仍知之甚少.有一位专家曾打过一个比方：让我们先假设一些生活在二维空间的扁片人,他们只有平面概念.假如要将一个二维扁片人关起来,只消用线在他四周画一个圈即可,这样一来,在二维空间的范围内,他无论如何也走不出这个圈.现在我们这些生活在三维空间的人对其进行“干涉”.我们只需从第三个方向（即从表示高度的那跟轴的方向）,将二维人从圈中取出,再放回二维空间的其他地方即可.对我们这些三维人而言,四维空间的情况就与上述解释十分类似.
根据爱因斯坦相对论所说：我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓四维空间.由于我们在地球上所感觉到的时间很慢,所以不会明显的感觉到四维空间的存在,但一旦登上宇宙飞船或到达宇宙之中,使本身所在参照系的速度开始变快或开始接近光速时,我们能对比的找到时间的变化.如果你在时速接近光速的飞船里航行,你的生命会比在地球上的人要长很多.这里有一种势场所在,物质的能量会随着速度的改变而改变.所以时间的变化及对比是以物质的速度为参照系的.这就是时间为什么是四维空间的要素之一的原因.
我们之所以是三维生物,是以为这个维度的空间里只存在三维的时间.时间的不完整决定了空间的不完整.我们不能认识其他维度的空间,是因为我们不具备在那个空间里面运动的时间.时间的多样性决定的空间的多样性.同时,因为时间的不同分解方式,注定了我们的三维空间也是相对的,它可以被命名为一维,二维,甚至是任意维——完全取决于不同的分解方式.时间是决定维度的关键,同时,它也是决定低维物体高维存在方式的关键.
让我们看看科学上的说法：低维是空间上的缺陷,它们不具备在高维世界内运动的空间.关于这一点,有一个疑问,那就是我们怎么可以发现这个缺陷.我们认为的低维不存在某一个空间长度,是因为我们无法确定它有那一个长度,也就是我们现在用最好的设备也无法观察到那一个长度差.那么,将来呢?我们现在无法认证,可能将来会有人证明那个低维物体确实属于高维.因此,低维与高维并不存在所谓的空间差.那么,我们如何区别高维与低维?很简单,用时间.用时间去解释任何一个维度空间,我们也可以认为,低维之所以比高维低级,是因为它们存在时间上的缺陷,它们无法在时间范畴内感受高维的存在.所以,我们要去了解低维或者高维,先要知道它们存在的时间范围.高维与低维之间可以实现转化,道理是很简单的,只要加入或者去掉一个时间单位就可以了.然而说起来很容易,做起来却很复杂,我们对时间的概念都是如此模糊,要想在空间范围类实现时间的转化就更困难.
对四维空间,一般人可能只是认为在长、宽、高的轴上,再加上一根时间轴,但对于其具体情况,大部分的人仍知之甚少.有一位专家曾打过一个比方：让我们先假设一些生活在二维空间的扁片人,他们只有平面概念.假如要将一个二维扁片人关起来,只消用线在他四周画一个圈即可,这样一来,在二维空间的范围内,他无论如何也走不出这个圈.现在我们这些生活在三维空间的人对其进行“干涉”.我们只需从第三个方向（即从表示高度的那跟轴的方向）,将二维人从圈中取出,再放回二维空间的其他地方即可.对我们这些三维人而言,四维空间的情况就与上述解释十分类似.