在不少人的思維邏輯中缎岗,“四維空間”似乎理所當(dāng)然地存在著静尼,這與當(dāng)下大量科幻、玄幻和奇幻等類型小說的出現(xiàn)不無關(guān)系传泊。在很多這種虛幻類型的文學(xué)作品中鼠渺,“四維空間”作為吸引眼球和制造噱頭的“幻想源”,被大加渲染眷细,儼然成了深奧科學(xué)的一部分拦盹。
很多人,尤其是青少年或者不具有理工專業(yè)背景的成年人溪椎,這樣的文字渲染看得多了普舆,也就下意識地當(dāng)真了。所以結(jié)果是校读,不少人在聽到“四維空間”這個詞匯時沼侣,是將其當(dāng)作高深的科學(xué)術(shù)語看待的。
那么地熄,四維空間真實存在嗎华临?這個概念真屬于科學(xué)范疇嗎芯杀?
1.四維空間與第四維度
我們都知道端考,三維空間是真實存在的。因為我們既可以真實地感知到三維空間揭厚,也在義務(wù)教育階段的中學(xué)里學(xué)習(xí)了基于三維空間的立體幾何等科學(xué)理論知識却特。
在三維空間中,存在著3個同等內(nèi)涵筛圆、同等概念的維度裂明。科學(xué)家和學(xué)者在研究時太援,是可以將這3個維度互相之間替換的闽晦,且替換后原有的邏輯規(guī)律和數(shù)學(xué)公式同樣成立,只需觀察者或研究者變換一下視角即可提岔。
若假設(shè)“四維空間”這個概念在科學(xué)上也成立仙蛉,則會存在第4個維度與已知的3個維度也應(yīng)該是同等存在的,是互相可替換且不影響三維空間體系下既有的邏輯規(guī)律和數(shù)學(xué)公式的碱蒙。否則荠瘪,若第4個維度與其它3個維度不可替換夯巷,則稱之為“第四維度”。
2.基于時空邏輯的四維空間
在時空邏輯下哀墓,一些科學(xué)家將時間和空間的維度合總到一起進(jìn)行研究趁餐,以期能探索更多宇宙的規(guī)律。在這里篮绰,時間邏輯中的“早晚”維度(t)與空間邏輯中的“左右”維度(x)后雷、“上下”維度(y)和“前后”維度(z)3個維度合總放到一起,構(gòu)成所謂的“四維空間”吠各。
然則喷面,這個“四維空間”須用“兩級維度邏輯”來看待。在時空邏輯的一級維度中走孽,存在兩個維度惧辈,分別是時間維度和空間維度。時間和空間又各有自己的二級維度磕瓷,其中時間有1個t維度盒齿,而空間則有3個維度,分別為x維度困食、y維度和z維度边翁。由此可見,不管是作為一級維度存在的時間維度硕盹,還是作為二級維度存在的t維度符匾,都與x、y瘩例、z三個維度不是同等存在的啊胶。
所以,在時空邏輯下垛贤,可以在三維空間基礎(chǔ)上增加一個“第四維度”的概念焰坪,但是“四維空間”這個概念卻是很牽強的。
3.基于純粹空間邏輯的四維空間
在宇宙中純粹的空間邏輯下聘惦,人類提出了三維空間的概念某饰,探索、總結(jié)出了基于三維空間的科學(xué)體系(包括數(shù)學(xué)善绎、物理黔漂、天文、地理等方面)禀酱,并且已經(jīng)非常成熟炬守,其對人類文明和科技發(fā)展的作用是至關(guān)重要的。
而基于純粹空間邏輯的“四維空間”這個概念的出現(xiàn)比勉,就顯得比較虛幻了劳较,并沒有為人類科技發(fā)展帶來任何實質(zhì)性的作用驹止。不過,人類文明中除了科學(xué)范疇之外观蜗,還有對虛幻思維更具包容性的文學(xué)范疇臊恋,以及其包容性介于二者之間的哲學(xué)范疇。
在文學(xué)領(lǐng)域墓捻,“四維空間”這個概念被肆意使用抖仅,甚至發(fā)展出了“六維空間”、“九維空間”等概念砖第,但其實這些概念都是虛幻度超高的幻想撤卢,是一些小說作者出于文學(xué)效果考慮而進(jìn)行的文字渲染。甚至于在“只需要有影響力的人物為其背書梧兼,而不需要實證就能發(fā)展成為體系”的任何哲學(xué)流派(或宗教放吩、神學(xué)等)中,也很少有“四維空間”能立足的領(lǐng)域羽杰。
另外渡紫,一些科幻甚至科普文字作品中,還試圖通過“一維空間”考赛、“二維空間”與三維空間的比較和邏輯關(guān)系惕澎,來“引導(dǎo)”讀者理解“四維空間”,也真是讓人覺得“佩服至極”了颜骤!
其實唧喉,宇宙中真實存在的只有三維空間(至少在人類目前認(rèn)知范圍內(nèi)),即便“一維空間”和“二維空間”忍抽,也只是人類抽象出來的“科學(xué)情境”八孝。“一維空間”和“二維空間”是科學(xué)家們?yōu)榱四芨玫乩斫夂颓蠼馊S空間的規(guī)律梯找,而抽象并設(shè)定出來的科學(xué)情境唆阿,在人類科學(xué)水平和認(rèn)知能力內(nèi)益涧,宇宙中就不存在真實的“一維空間”和“二維空間”锈锤。所以,試圖利用“一維闲询、二維空間”與三維空間的關(guān)系來解釋“四維空間”的存在性和其概念的合理性久免,其推理邏輯方面天生就存在著致命缺陷。人類看到的所謂“二維場景”扭弧,比方說一幅畫阎姥,其實也是有厚度的。
再換個角度來說鸽捻,三維空間的概念有點類似于“兩性關(guān)系”這個概念呼巴,它們共同的特點就是泽腮,都是基于宇宙中存在的、可以感受到的真實事物得來的概念衣赶。假如有人提出“三性關(guān)系”的概念诊赊,那勢必會在“雌與雄”、“陰與陽”府瞄、“正與負(fù)”的兩個性狀之外碧磅,出現(xiàn)“第三性”。這個“第三性”充其量可能是原有“雌雄”遵馆、“陰陽”鲸郊、“正負(fù)”的結(jié)合,亦或虛無货邓,這個“第三性”肯定是構(gòu)不成能獨立合理存在秆撮、并與原有的“雌雄”2性并行同等存在的1個“性”。
所以换况,無論是如三維空間像吻,還是如兩性關(guān)系,人類文明中總結(jié)和提出的很多堅實的概念复隆,都是基于宇宙中實實在在存在的客觀事實和真理為依據(jù)的拨匆。否則,隨著人類文明的發(fā)展挽拂,那些概念終究會回退為徹底的“宗教概念”或“科幻詞匯”惭每,比方說:地心說、時空穿越等亏栈,我想台腥,“四維空間”、“三性關(guān)系”等也大體會如此绒北。
4.虛幻情境下的四維空間
在很多科幻小說中黎侈,會假設(shè)人類文明與外星文明相遇,并且會假設(shè)外星文明的科學(xué)水平比人類文明的科學(xué)水平更高闷游。那么科幻小說作者要如何描述和體現(xiàn)外星文明和外星人科學(xué)發(fā)展的高級之處呢峻汉?如何才能吸引讀者呢?
顯然脐往,在“已經(jīng)在人類文明和科學(xué)中根深蒂固”的三維空間概念基礎(chǔ)上增加1維休吠,假想出“四維空間”的文學(xué)演繹邏輯,其效果不失為最佳业簿。一方面瘤礁,在普通人都能感知和了解的三維空間體系上再加1個維度,不至于讓讀者太燒腦梅尤。另一方面柜思,作者為了在“從三維空間到四維空間的進(jìn)出路徑方面”設(shè)計一個“偶然的洞洞或者夢境等”岩调,增加了讀者跟著作者去幻想的空間。這兩個方面再輔以文字渲染赡盘,可謂是最實用的文學(xué)手段了誊辉,以至于有些讀者看多了此類小說后,就“當(dāng)真”了亡脑。
5.數(shù)學(xué)邏輯中的第四維度
在數(shù)學(xué)中堕澄,經(jīng)常有第四維度的存在,比方說數(shù)字序列(或數(shù)組){a,b,c,d}中霉咨,會有第四維度d的存在蛙紫。其它的,在矩陣等數(shù)學(xué)學(xué)科中途戒,也有類似的“第四維度或者四維空間”的存在坑傅,但其僅是數(shù)學(xué)意義上的抽象存在,應(yīng)用到物理學(xué)科或者真實世界時喷斋,其指代的含義則千差萬別唁毒,與純粹空間邏輯上的“四維空間”完全不是同一個指代。
現(xiàn)實中星爪,很多人將“四維空間”這個詞匯當(dāng)成科學(xué)術(shù)語浆西,之所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象,其原因也簡單顽腾。因為大多數(shù)人近零,其一知半解了解到的深奧科學(xué)術(shù)語也都是通過自行閱讀普通文字作品(科普文章、小說抄肖、BBS久信、網(wǎng)文評論區(qū)、朋友圈文字等)獲取到的漓摩。比方說裙士,相對論、光量子管毙、黑洞等術(shù)語腿椎,普通人很少有人是通過權(quán)威的專業(yè)文獻(xiàn)了解這些術(shù)語。而“四維空間”就是混跡于這些術(shù)語中锅风,被不少人當(dāng)成了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)術(shù)語接受了酥诽。
因為從文字直覺上,多數(shù)非專業(yè)人士看到“四維空間”皱埠,大概率會將其與愛因斯坦的相對論等詞匯等同看待,而非與喬峰的“降龍十八掌”咖驮、孫悟空的“定海神針”或者哈利波特的“魔法棒”歸為一類边器,當(dāng)然此處僅針對漢語語感和語境來說训枢,其他語言的情況我想可能也類似。
另外忘巧,在某些科普和科學(xué)知識類型的網(wǎng)站中恒界,也將“四維空間”作為科學(xué)術(shù)語來解釋,個人認(rèn)為這就有點不應(yīng)該了砚嘴。
科學(xué)存在的意義在于對真實世界十酣、真實宇宙的探索和利用,如果有宗教概念或者科幻詞匯特別容易就摻雜到科學(xué)概念中际长,對人類文明和人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展總是有負(fù)面作用的耸采。
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