我们生活在三维空间,准确来讲是四维时空,在三维空间的基础上加上时间维度。由于时间和空间是不可分割的整体,所以谈论空间时必须加上时间,否则就没有意义。
而四维空间不同于四维时空,四维空间是在三维空间的基础上增加一个空间维度。也就是说,四维空间其实也就是五维时空,因为刚才说了,空间和时间是一体的。这里暂且先不谈论时间维度,让我们谈一谈空间上的维度,也就是四维空间。
四维空间到底该如何定义呢?
物理学上是没法定义的,你不能说“在三维空间的基础上再增加一个维度就是四维空间”,这种定义说了等于没说,是没有意义的。最关键的问题就是:增加的一个维度到底是什么维度,到底在哪里?
我们都知道,三维空间就是由长宽高组成的空间,也就是说在一个点上由三条直线垂直相交组成的空间。按照这种定义,我们只需要在这个点上再找到一条直线,与其他三条直线相互垂直,组成的空间就是四维空间。
这是数学上的定义,但第四条直线在哪里呢?数学也只能去假设,通过抽象的方式去描述。在我们固有思维里,一个点上最多只能有三条相互垂直的直线。
所以说,三维空间与四维空间的区别在哪里?简单讲,三维空间是真实存在的,我们能感受到的,而四维空间是虚构的概念,我们无法描述四维空间到底什么样,当然更不能确定四维空间是否存在。
当然,这并不妨碍我们通过各种方式去想象四维空间到底是什么样。让我们从零维开始。
从数学概念来讲,零维就是一个点,没有大小的点。这个点的运动就形成了一条线,也就是一维。而一条线的运动就可以形成一个面,也就是二维。而一个面的运动可以形成体,也就是三维。
如此来讲,三维空间的运动也可以形成四维空间。