黎曼几何的产生标志着数学的进展从二维空间的三维空间进化到了四维空间。
但是除了数学之外,这一理论对让信奉物理学的人看来,更像是四维空间存在的一种证明。
那么在这个假设成真的情况下,人们如果进入了四维空间会变成什么?
观察,然后总结。对于物理规律的探索需要依赖于数学。
但是在这之前,数学的进展又伴随着物理理论的产生与进展。
由于数学的基石源自于人类对地球的观察,因此一定程度上,数学是依托于自然理论产生的。
举最简单的例子,太阳的直线运动。
太阳从东方升起,西方落下。
这个规律毋庸置疑的当作一种公设成为了欧几里得几何学的基础。
在欧几里得几何学中,能证明的是三角形的内角和为180度,直线永远能延续等等的一些基本公设。
但是同样基于这些公设,还有一条规律,那就是平行线在无穷远处会相会。
这条规律便是黎曼几何的底层原理。
而黎曼几何的进展则带动广义相对论法罗爱因斯坦的产生。
广义相对论是宇宙进展的基础,同时黎曼几何出现以后,物理学会借用到更多的数学模型。
人称其做数学魔术。
从观察地球到总结规律,一直以来这都是人类认知的重要过程。
从观察太阳升起到现代的微物种观察,再到数学的分析与推断,人类对于地球的认知不断深化。
也正是因为人类对于地球认知的不断深化,让人们有了一种冲动。
那就是想要透过这个地球的规律,去观察那些无法观察到的地球。
也正是因为这种冲动,传统的二维空间与三维空间变成了如今黎曼几何描述的的多维空间。
第四维空间。四维空间存在,这句话的真假不主要。
主要的是树立正确的思想观念。
四维空间的确是非常有可能存在的。
但是要想真正的对四维空间进行观察,人类还需要跨越数学到物理的一道门槛。
这一道门槛就是从二维到三维的一个梯阶,是一种跨维观察的能力,也是一种认知的观念。
就好比二维动物不可能知道三维空间存在一样,人类也很难知道第四维空间是怎么样的。
但是我们能试着对它进行构想。
在物理学中,我们生活的地球是三维空间。
上下左右前后三个维度。
而在物理学中,时间又是第四个维度。
也就是运动所在的维度。
那么四维空间中这个时间维度能不能保留呢?
实际上并不能。
我们得到结论,人类在真正的四维空间中并不能保存时间,时间只能被当作一维的存在。
这是通过物理法则为数学模型进行约束所得出的规律。
在四维空间中,人类的存在一般能被表现为一个点,坐标为 x,y,z,t。
但是除了人类的存在能被表现为一个点之外,还有很多抽象的物体。
比如直线能被表示为 x,y,z,t = a+at,b+bt,c+ct,d+dt。
那么从 x,y,z,t = a,b,c,d出发的一条直线便是与时间有关的。
在没有了时间之后,满足四维线状物体的方程便只能是 x,y,z,t = a+at,b+bt,c+ct,d+dt = 0,也就是一个点,这一个点就是四维空间的原点。
四维空间中,也能与三维空间类似的定义距离,再定义角度,但是四维空间中的规律需要更多的时间进行探究。
进入四维空间。我看到了四维空间存在。
这句话似乎已经为人们描绘出了四维空间的大概,但是实际上并没有。
至少目前为止,地球上还没有人能直接观察到四维空间,更别说进入四维空间了。
那么由四维几何推导出的它的理论果真存在不?
或者是四维空间不是唯一解?
答案很明显,四维几何的理论只是数学的一种推理与假设。
至少在没有人类能进入时,四维空间存在这样的结论是不成立的。
虽然如今的科技已经非常发达了,人类能够创造出各种高科技产品。
但是无论怎么样的高科技产品,都无法将四维空间带到二维地球中。
也无法将四维空间带到三维地球中。
同样,高科技也无法将人类带入四维地球。
人类所生活的地球一直以来都是三维空间,除非人类的认知能力上升到一个新的高度,否则人类进入四维空间只是一种幻想。
那么四维空间中的物体会是什么样的?
树立正确的思想观念后,人们能大胆的进行猜测。
但是在严谨的数学体系中,四维空间中的物体也只是数学模型,尚无人类的存在,更谈不上观察。
那么,没有人类存在的四维空间中,究竟会有什么样的物体?
很显然,这个问题目前并没有人能够回答的了。
结语四维空间的存在只是建立在数学的假设上的理论,事实上多维空间的存在,对于科学来说可能是一个大的进步,也可能是一个大的错误。
无论如何,多维空间的到来为人类提供了更广阔的想象空间。
人们抱怨三维空间的约束弊端,但是同时却享受着三维空间的好处。
人类对多维空间的探索尽管仅仅是停留在假设层次,但是它会成为未来人类探索宇宙的起始。
在人类解决好了地球上的问题,探索好了太阳系之后,人类进一步探索多维空间,也许会有不一样的发现。
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