【菜科解读】

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地球是一颗美丽的蓝色星球，在地球上生活着很多生物，有海洋生物、有陆地生物、有两栖生物和微生物等等，人类是地球上最有智慧的生命，从人类诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘，经过几千年的科技发展，现在人类已经能够走出地球探索宇宙，这说明人类科技发展的速度很快，根据科学家的研究我们能够知道，我们所在的世界是一个三维世界，三维世界就是指三维组成的世界。

三维是指在平面二维系中又加入了一个方向向量构成的空间系。

三维既是坐标轴的三个轴，即x轴、y轴、z轴，其中x表示左右空间，y表示上下空间，z表示前后空间，这样就形成了人的视觉立体感。

物理上的三维一般指长、宽、高。

而第四维是爱因斯坦提出的时间维度。

三维是由和一维二维组成的，二维即只存在两个方向的交错，将一个二维和一个一维叠合在一起就得到了三维。

三维具有立体性，但我们俗语常说的前后，左右，上下都只是相对于观察的视点来说。

没有绝对的前后，左右，上下。

可能很多爱好天文的朋友们看过一部科幻小说《三体》，在三体中也有对四维空间的描述：在四维空间中，没有任何封闭的物体存在，任何物体都没有任何的遮挡，所有事物都完全暴露在外面，这种场景对于视觉的冲击是显而易见的，说实话，我们很难理解这样的场景，任何宣称自己理解那样的四维空间的人其实不可能完全理解，原因就一点：因为我们生活在三维空间，正如二维空间的生命不可能理解我们三维空间一样。

四维空间代表我们通常所认知的三维物理空间，再加上时间是一个维度。

在四维空间中，我们需要使用四个独立的参数（x、y、z、t）来描述一个点的位置，其中t可以代表时间，也能够代表四维空间的第四维，这样的描述方式可以用笛卡尔坐标系来表示，构成了一个四维的坐标系统，在四维空间中，一些几何定理与三维空间不同，四维空间是由爱因斯坦在相对论理论中提出的概念，他认为物体在空间中的运动不仅受到空间位置的影响，还受到时间的影响，因此需要引入时间维度来描述物体的运动规律，四维空间在物理学、几何学、计算机图形学等领域都有广泛的应用，它可以用来描述物体在空间中的轨迹、光线在空间中的传播过程、曲面的形态变化等，在计算机图形中，使用四维空间可以实现更加丰富多彩的图形效果，如翘曲效果、流体模拟等，在几何学中，四维空间也经常被用来研究球面映射、转动等问题。

在四维空间中，从一个地方到达另一个地方会有更多的选择，更直白的说，和三维空间相比，会有更多的的选择，比如说一个人在四维空间里行走，可以突然在某地消失，然后瞬间出现在另一个地方，在四维空间里，可以轻松地将三维空间折叠，实现瞬间移动，就像三维空间可以折叠一张二维的纸，让纸上的两个点重合一样，在四维空间中，还有一种叫做超立方体的描述，超立方体的每一个面，都相当于三维空间，用数学概念理解就是：点成线、线成面，面成体，而体成超立方体，对于目前我们看到的超立方体，只是一个投影，失真很多，所以我们看不懂。

在四维空间中，还有一种特殊的瓶子，叫做克莱因瓶，克莱因瓶是德国几何学大家菲利克斯.克莱因发现的，一个嵌套自身的连续拓扑空间，它的表面没有边，不会终结，也没有内外之分，我们能够制造出这样的容器，也似乎看上不难理解，但是在我们三维空间中，无论如何都无法制造出来，它只是一个不可定向的克莱因拓扑空间在三维中投影而已，也就是说我们制造的只是它在三维空间中的表现形式，而它真正的表现在三维中是无法描述出来的，就像一个球体穿过一个二维平面，在上面投影只有不断变大小的圆面而已，根本不可能看到一个球体，克莱因瓶也是一样的，它是一个四维超空间拓扑体，没有更高维度的支持，我们对克莱因瓶永远只能够停留在想象阶段。

不过这些需要注意一下，克莱因瓶并不是一个瓶子，而是一个四维超空间拓扑体，克莱因瓶是一种无法装满水的瓶子，克莱因瓶的结构可表述为：一个瓶子底部有一个洞，现在延长瓶子的颈部，并且扭曲地进入瓶子内部，然后和底部的洞相连接。

和我们平时用来喝水的杯子不一样，这个物体没有边，它的表面不会终结。

它和球面不同 ，一只苍蝇可以从瓶子的内部直接飞到外部而不用穿过表面，即它没有内外之分。

正是因为如此，克莱因瓶是永远装不满水的。

目前我们所看到的克莱因瓶都是假的，你会发现我们看见的克莱因瓶必然跟自身相交，用数学的语言来说，这样得到的克莱因瓶在三维中的实现是克莱因瓶在三维空间中的浸入。

但事实上真正的克莱因瓶，它的瓶颈是通过第四维和瓶底相接的，并不需要穿过自身，并不会和自身相交，我们能够看到它的定义无定向性的平面，这种瓶子根本没有内、外之分，无论从什么地方穿透曲面，到达之处依然在瓶子的外面，它本质上就是一个有外无内的奇怪东西，看到这里，相信很多朋友都会产生一个疑问，就是四维空间真的存在吗？或者它只是爱因斯坦提出来的一个概念？不过在19世纪的时候，有一位著名的数学家证明了四维空间的存在，这位数学家就是波恩哈德.黎曼，他被称为是19世纪著名的天才数学家，在他生活的那个年代，欧几里得几何学被认为是唯一的几何学，人们认为在三维空间中的所有图形都能够由平面几何学推导出来。

黎曼认为既然空间可以是平坦的，那么为什么它们不能是弯曲的？于是黎曼开始研究有曲线的空间，并发现了正曲率，平行线在曲面上总会相交，而且三角形的内角之和可以超过180度，有正的就有负的，黎曼也发现面还可以有负曲率，这样，三角形三内角之和还可以小于180度，既然面可以弯曲，那两个弯曲的面就可以接触在一起，这时，黎曼切口就出现了。

黎曼切口就像沟通多连通空间中的隧道，你可以把宇宙的两个空间想象成两张纸，当它们弯曲碰到彼此时，两张纸连接的地方，就是两个宇宙空间接触的地方。

黎曼把这个切口形容成虫洞，这个和高斯的书虫联系了起来。

黎曼的巨人就是高斯，这位享誉世界的数学家最杰出的成果就是对曲面微积分的研究，黎曼正是受到这个理论的启发，才有了新的想法，那么这个书虫到底是什么？假如说二维平面中，生活着一只虫子，即使书面被人类这个高微生物弄的皱巴巴的，在虫子看来，自己的世界依然是平坦的，只不过它们的身体也随着空间变邹了而已，每当它们的身体越过纸的一道皱文，它们都会被看不见的力影响，要是两张纸之间打开了一个切口，那么虫子就能够通过进出切口，在两个世界之间往返。

不过最有利的证据还是爱因斯坦的广义相对论，通过黎曼空间这一概念的借鉴和改造，爱因斯坦完善了广义相对论的内容，尤其是其中和空间维度相关的部分，按照爱因斯坦提出的观点，以四维空间为代表的高维空间也许并不存在于地球这样的星体上，但是宇宙的某个领域中，它们极有可能是客观存在的，除了四维空间之外，科学家目前已经将维度空间提升到了11维度，看到这里，可能很多人并不知道11维度到底有多强大，11维度空间的概念出自于弦理论，目前科学家在自然界中发现了61种基本粒子，在我们的宇宙中存在四种基本作用力，它们分别是强相互作用力，弱相互作用力，电磁力和引力。

前三种作用力都能够利用量子力学来完美解释，但是引力却无法用量子力学来解释，引力必须用经典力学来解释，但是经典力学却无法解释前三种作用力，这说明我们的物理学还有一定漏洞，曾经爱因斯坦试图假设宇宙中所有的物质都是由空间扭结和振动形成的，简单来说就是我们所看到的一切都是幻象，如果这个想法是正确的，那么另外3种基本力必然本质上和引力是一样的，都是空间扭曲的结果，在科学家无法统一这四种基本作用力的时候，科学家提出了弦理论，弦理论认为，每一个基本粒子的内部，都有一根细小的线在振动，这根细小的线被科学家称为是弦。

科学家认为这种弦具有振动的特质，是一种能量的表现形式，这个弦本质上应该是一种波，是能量的一种形式，科学家认为，不同的粒子就是弦振动的不同频率组成的，通过弦理论，科学家能够将这四种基本力组合在一起，但是这需要将维度空间提升到11维度，所以科学家认为，我们的宇宙就是由11个维度组成的，维度越高，说明生物的能力越强大，在一维空间中，没有高度和宽度，只有长度，相当于画一条没有宽度的线，二维空间是在一维空间的基础上加上了宽度，在数学建模上，二维就是一个平面，有长和宽，但是没有高度，相当于在一张纸上，画了一个图形。

三维空间就是我们现在的世界，由长宽高组成的，四维空间就是在三维空间的基础上加上时间维度，爱因斯坦认为，四维空间中，时间是能够量化的，我们可以自由的调整时间轴，就像是看电影一样，能够快进和暂停，在四维空间的基础上，加上一个维度空间就变成了五维空间，在五维空间中，时间和空间都是一样客观的，如果人类能够进入五维空间，那么人类的思维也会同样存在，它是一种连续流，和时间的连续流是一样的，在五维空间的基础上再加上一个维度空间就变成了六维空间。

如果说四维空间是三维加上时间，那么四维到六维，多出来的维度就是一维到三维的时间，六维里面的时间是三维的，我们把五维空间弯曲之后就变成了六维空间，在六维空间中，我们可以直接到达结果，不需要等待时间的流逝。

对于七维空间、八维空间、九维空间、十维空间、十一维空间，目前科学家也只能够想象，或许这些高纬度空间比我们想象的还要复杂，在十一维空间的生物，可以用神来形容，我们所能够想到的一切事物，都能够在十一维度空间实现，比如说穿越时空、回到过去、改变历史、选择自己想要的人生，和喜欢的人在一起等等，在十一维度空间中，只有你想象不到的，没有办不到的事情，不过目前这些都是科学家的猜测，在我们的宇宙中，到底是不是存在其他维度的空间？现在科学家还在积极的研究当中，未来随着人类科技的进步和发展，或许人类真的能够找到四维空间和其它维度的空间，小编希望人类能够早日实现自己的梦想，对此，大家有什么想说的吗？

四维空间或支持虫洞穿越时间和空间

这也就为人们进入时间隧道，开启时间旅行提供了一种可行的理论依据。

关于时间旅行的科幻电影通常会说到一个能耗极高的巨型机器，这台机器能打开一个穿越第四维时空的通道，也就是时间隧道。

　　一个时间旅行者、勇敢或者说有些莽撞的人做好了应对未知情况的准备，他踏进了这个时间隧道前往一个未知的时代……这个想法可能有点牵强，现实情况也可能与此大相径庭，但这个概念本身并不疯狂。

　　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。

　　四维空间　　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。

　　如果我有台时间机器，我可以拜访正当妙龄的玛莉莲梦露，或是在伽利略用望远镜观测宇宙的时候去串个门，可能我还会前往宇宙的末日看看我们的整个宇宙将会如何终结，要判断这种想法是否可行，我们就要从物理学家的角度出发，把时间看成第四维。

　　这并没有听上去那么深奥。

所有的物体存在都是三维的，包括轮椅上的我，任何物体都有特定的长度、宽度和高度，但除此以外还有另外一种"度"，这个度就是时间。

解读四维空间，它和三维空间到底有什么区别？

我们生活在实实在在的三维空间，但许多人好高骛远，很想看看四维空间是什么样子，但那个地方只可意会不可言传。

许多人对四维空间有过描述，有的惟妙惟肖。

如刘慈欣在自己的《三体》小说中，是这样描述四维空间的：有过亲身经历的人都一致同意，置身四维空间的感觉是不可能用语言来描述的，他们甚至断言，四维感觉是人类迄今为止所遇到的唯一一种绝对不可能用语言描述的事物。

人们总是喜欢用这样一个类比：想象生活在三维空间中的一张二维平面画中的扁片人，不管这幅画多么丰富多彩，其中的二维人只能看到周围世界的侧面，在他们眼中，周围的人和事物都是一些长短不一的线段而已。

只有当一个二维扁片人从画中飘出来，进入三维空间，再回头看那幅画，才能看到画的全貌。

这个类比，其实也只是进一步描述了四维感觉的不可描述。

首次从四维空间看三维世界的人，首先领悟到一点：以前身处三维世界时，他其实根本没看见过自己的世界，如果把三维世界也比做一张画，他看到的只是那张画与他的脸平面垂直放置时的样子，看到的只是画的侧而一条线；

只有从四维看，画才对他平放了。

他会这样描述：任何东西都不可能挡住它后面的东西，任何封闭体的内部也都是能看到的，这只是一个简单的规则，但如果世界真按这个规则呈现，在视觉上是极其震撼的。

当所有的遮挡和封闭都不存在，一切都暴露在外时，目击者首先面对的是相当于三维世界中亿万倍的信息量，对于涌进视觉的海量信息，大脑一时无法把握。

他们看到的是并列出无限细节的人体，可以看到所有的骨骼和内脏，可以看到骨骼里的骨髓，可以看到血液在心脏心室间的流动和瓣膜的开闭，与对方对视时，也可以清晰地看到眼球晶状体的结构......但“并列”这个词同样可能引起误解，人体各部分的物理位置并没有任何变化，皮肤仍然包裹着内脏和骨骼，每个人在三维世界中的熟悉形象还在，是细节的一部分，与其他无限的细节并列在一起。

“你们注意手不要乱动，不小心可能会触到别人的心脏或自己的内脏。

”褚岩说，“不过只要不用力也问题不大，可能有点儿疼或恶心，有时还会造成轻微的感染。

也别乱动周围的东西，除非你确实知道那是什么。

现在飞船上的一切都是裸露的，你可能触到高压电缆或高温蒸汽什么的，还可能接触到集成电路，造成系统故障。

总之，对于三维世界来说你们现在有神一样的力量，但必须经过一段时间对四维的适应，才能使用这种力量。

”各位从中想象出这个四维空间，是一种什么样的空间呢？很神奇但很难理解吧？实际上，在我们世界，根本无法描述出四维空间真实的样子，因为这个“真实”存不存在并没有人知道。

也就是说，不同维度的空间，根本无法知晓另一个维度空间的样子。

各种维度空间的理论描述在数学模型中，有0维到若干维的描述。

一般零维就是一个点，但这个点不是我们通常用笔在纸上点一点的那个点，零维的点是一个无限小的点，这个小小到没有直径或长宽高，可以理解为一个无体积的点，就比如我们常说的引力质点或者奇点。

而用笔点一点的那个点，无论是纸张还是点的那个点，都是有面积和体积的，尽管这个体积很小，但还是有体积。

而一维空间就是一根线，这根线却不是我们通常理解的缝衣线或者用笔画的那根线，而是一个只有长度，没有粗细，也就是没有直径或者说宽和高的线，因此也是没有体积的；

二维空间是一个面，就像一张纸，但却不是纸，也不是最薄最薄的膜，这个面有长和宽，却没有厚度，因此是有面积而没有体积。

零维、一维、二维对于我们生存的世界来说，属于低维空间。

我们的世界属于三维空间，比二维多了一维，这一维很关键，让我们有了立体感，或者说我们看到的世界依然是平面的，但我们可以描述立体世界。

为什么这么说呢？因为我们看到的物体，依然只能看到其正面，而看不到其后面，只是由于有了两只眼睛，可以看到更多不同的侧面而已；

但我们有了高低概念，就可以描述出物体的立体形象。

低维空间的生物如何存活？数学中描述的零维和一二维空间的样子，如果有生命或文明存在，它们的生存状态怎么理解？在我们三维世界能够理解吗？有许多人设想过这种空间的生物是个什么样子，甚至一些科学家，如已逝的物理学家霍金，也做过设想。

现在流传的大同小异的说法是，零维和一维根本无法想象。

而在二维空间，生物的视角只有一个维度，它们看到的永远是一条前方的线段，相遇无法让道逾越。

因为它们都在一个没有厚度的平面上，所有遇到的“线段”都能挡住它；

因而，那里的生物无法具备消化器官，因为如果有一根从嘴巴到肛门的消化器官，就会将身体分为两半。

那么它们如何进食生存呢？即便不需要进食只需要吸收能量，如果有能量从某一边辐射过来，又如何进入这种生物身体呢？因为这种生物没有厚度，一个电子的厚度也没有，能量如何进入呢？所以，如果真的有低维空间和低维文明，在我们三维世界，是无法想象其状态的。

但刘慈欣有办法，在他的《三体》小说中，描述了二维世界的样子：高层次文明向太阳系丢过来一个二向箔，这是一种降维武器，在二向箔的降维打击下，太阳系被降为二维世界，每一个星球乃至每一个原子都压扁铺开，就像梵高在精神病院所画出的代表作《星月夜》的样子。

小说还在另外的章节描述了高级文明为了应对更高级文明的打击，将自己降维到二维生物，苟延残喘。

这些描述充满了矛盾。

因为即便一个原子被压成了二维，也就是没有了厚度，其面积也是不可想象的。

一个原子直径约10^-10m（米），也就是厚度为10^-10m；

普朗克尺度约为1.6*10^-35m，比原子小了25个数量级。

也就是说1个原子被压扁成一个1.6万亿千米直径的大圆圈时，也还是有普朗克厚度的。

几个原子被压扁到普朗克尺度，就成了光年级的圆饼了，而一个尘埃就由亿亿个原子组成，整个太阳系被压成二维，那将是一个什么场景，实在无法描述。

实际上，如果真有二维世界，连基本粒子和光子也被压成了无厚度，也就是不存在了，又是什么组成了所谓的生命和文明呢？而一个原子甚至一个电子，展开成无厚度的平面后，都会成为无限大，会包裹整个宇宙，怎么可能再看到太阳系像梵高的《星月夜》样子呢？因此我们就不要自作聪明地瞎猜了，低维世界或者说空间根本就是我们无法理解的，什么消化道之类的完全就是扯淡。

因此，人类只能理解三维世界。

因为我们就处于三维世界，我们看到的物体都是实实在在的三维物体，包括一只蚂蚁或一个病毒，都是三维存在。

三维世界的数学解释就是有长宽高三个维度，就撑起了我们通常说的“空间”，在这个立体空间里，宇宙万物生生灭灭的动态存在着，而标示这种存在的过程就是时间。

由此，时间是三维空间的一维轴，贯穿在由x、y、z三个维度撑起的空间中一路向前，有去无回。

这就是闵可夫斯基描述的四维时空。

爱因斯坦的狭义相对论赞同闵可夫斯基四维时空的说法，但把时间、空间、物质、运动有机的柔和在一起，认为我们的世界四位一体不可分割的，是相互依存并且具有相对性原理的存在。

而在广义相对论中，爱因斯坦又把质量导致的时空弯曲，表述为我们宇宙运动变化的根本。

这就是三维空间的本质。

闵可夫斯基的四维时空本质上就是动态的三维空间，与所谓四维空间是性质完全不一样两个概念。

不同维度空间的理解和区别四维空间在数学和物理学里面又叫“欧几里得四维空间”，也就是在三维空间的x、y、z维度上，增加一维同一性质的维度，没有人能够对这个多出的维度怎么安放得出令人满意的答案，也没有人能够给四维空间一个足够准确星系的认知，有人认为，或许人们能够看到四维空间现象，却无法想到这就是四维空间。

有人用莫比乌斯环和莱茵瓶企图打开人类想象，一只蚂蚁的视界可能是平面的，我们可以把它理解为二维生物的视野，它们只有前后左右的概念，没有上下的概念，因此，蚂蚁在纸张平面上爬行，如果不爬出边界，是无法到达另一面的。

但如果弄成一个莫比乌斯环，它就能一直爬行无须越过边界，也可以到达平面的另一面，而且会回到原点；

而克莱因瓶只是一种思想实验，在这个莱茵瓶里，无须打破表面，里面的物质可以到达内外表面的任何地方，则象征着一个四维空间。

但事实上，在我们三维世界，永远也无法做出真正的莱茵瓶。

但这种想象依然只是三维空间的思维：人们认为三维空间看二维空间一目了然，可以看到一只在二维表面生物的前后左右和上下，并且只要轻轻提起这只二维生物，就可以让其越过任何障碍到达另外的空间；

四维空间的物体就像三维空间的人类对待二维生物一样，可以看到我们的过去未来，随意改变我们所处的时空位置。

我们用更通俗的比喻可以描述二维和三维空间生物的存在方式：在二维世界，因为不知道高度的存在（实际上也没有），三维生物要困住它们只要在它们周围画一个圈，它们就无法逃脱，但三维世界的人随便一抓就可以轻易把它们从圈中提出来，而它的同伴会发现这根线条突然就不见了；

而在三维世界，要困住一只老虎或者犀牛，则除了在它们周围画一个圈，这个圈还需要高出平面，甚至做成有顶的栅栏，从地面和高度都把它们围起来。

理论上，四维空间的生物或者说存在“看到”三维生物，哪怕是被封闭起来的老虎或犀牛，也是开放的，随意可以取出的，而且一旦被四维生物“救走”，我们会发现这些动物就是突然不见了，很是诡异。

但这种取出如何进行呢？四维存在的物体又是如何能够封闭住的呢？事实果真会如此吗？谁也不知道。

奇妙的11维宇宙是真的吗？现在有一种理论，叫M理论，是宇宙超弦理论的一种。

这种理论认为，我们宇宙是11维的，由振动的平面组成。

我们现在能够感知的只有4个维度（包括时间维），这是因为其余的7个维度都已经卷曲了，被压缩的极小，这些被卷曲压缩得极小物质就是“弦”，这些弦的尺度远远小于我们认知的最小粒子。

这些理论听起来真的很玄，但有许多科学家认同，而且认为是未来解开大统一理论钥匙。

这些理论肯定不是普通老百姓认为的凭空想象，而是有许多复杂公认理论支撑的理论，这些理论很枯燥很难通俗，这里就不展开了说了。

有人认为，弦理论最终可以解开许多当前的未解之谜，如引力、黑洞、超自然力、时空通道等等，这些在我们三维世界看起来很烧脑的东西，在更高的时空中，就是一些最简单的事情；

还有人认为，所有基本粒子，包括费米子、轻子、玻色子、希格斯粒子等等，都是弦组成，我们世界就是由这些弦组成，这些弦不同的振动形式，表现为相应不同的粒子，这些弦有开弦有闭弦，引力子就是闭弦。

还有人认为，在三维空间，光速就是一个天花板，只有突破这个天花板，才能够到达更高的时空。

而在高维时空，光速则是最低速度。

这个理论和量子力学的一些理论也被一些神鬼玄说者们所利用，他们认为这些理论有可能解开世界各种奇奇怪怪的未解之谜，如特异功能、穿越、鬼神等等。

但我认为，我们都在三维世界，就必须服从三维世界的规则，高维世界的东西到底存不存在，只能在数学和物理理论中去探讨，永远都无法证实。

因此，让我们回归自己的世界，老老实实吃喝拉撒，才是正理。

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