怎么理解十维空间?

01-30发布在栏目【经验】 已阅0

宏观世界是三维的,时间是四维的,时空总计十维。

其他网友回答:

我们很少谈论10维时空,除非是在弦论中。

在量子引力的超弦理论中,我们需要10维时空,其中4维时空是我们正常的宏观的大时空,另外在4维时空上的每一个点,都长出来一个6维小空间——这个6维小空间被称为卡拉比丘成桐空间。

因此,你可以把10维时空看成是一个脑袋,头皮是4维时空,头皮上的每一点长了头发,头发是6维的卡拉比丘成桐空间。

那么,这个对理解10维时空的直观图像是可以的,但具体到底那卡拉比丘成桐空间是什么样子,却是我们无法想清楚的,因为它本身是6维的,几何结构非常复杂。从物理上来说,卡拉比丘成桐空间具有超对称性质,而从数学上来说,卡拉比丘成桐空间满足真空的爱因斯坦场方程(相当于复的里奇张量等于零),而且卡拉比丘成桐空间是封闭的——也就是说它没有边界(就好像一个球面那样,球面是没有边界的)。

所以,为了理解10维时空,你需要知道10=4+6。

问题的关键在于,如果考虑其他的物理意义,那么10维的空间是可以有很多种的,比如在直线上有5个蚂蚁在爬,我们把蚂蚁看成是点粒子,那么这个蚂蚁系统的相空间是10维的。那你也可以想像一下这相空间是什么样子的?每一个时刻,5个蚂蚁的运动状态都是这10维空间中的一个点。因此,10维空间其实并不难理解,那就是5个蚂蚁的运动状态空间。

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下面列出10维空间的视觉指南:

第一个维度:长度

第二个维度:高度

第三个维度:深度

这是人类可以直接从物理上感知的维度的终结。第三个维度以外的所有维度都是理论上的。

第四维度:时间

第四维是三维物体在时间中的位置。

第五维度:平面世界

第五维度是一个与我们的世界略有不同的世界,我们可以通过这个世界来衡量与我们自己的世界的相同点和不同点。

第六维度:所有可能的平面世界,具有相同的起始条件

第六维度是一个包含所有可能宇宙的平面,这些宇宙的起始条件与我们的宇宙相同。

第七维度:所有可能的平面世界,具有不同的起始条件

第七维度在第六维度的基础上扩展,绘制所有以不同起始条件开始的可能世界。

第八维度:所有可能世界的平面,每一个都有不同的起始条件,每一个都无限延伸

超过了这个维度,人类的大脑就已经无法认知了。

第九维度:所有可能的世界,从所有可能的开始条件和物理定律

在这些代表所有可能的起始条件的维度中,物理定律都是完全不同的。

第十维度:无限的可能性

在这个维度,一切可能和想象都存在。

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在浩瀚宇宙面前人的思维是非常有限的。不可能理解和描述清楚滴

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理解十维空间有很多办法,主要是思想方法,跟十维空间的物理本质无关。我们用降维倒推的方式来描述或许能帮你熟悉理解十位空间的一种思路,但是用这种方法来描述更高维度仍然很困难(主要是语言太啰嗦了)。

上图:对多维空间的多种表达方式看起来就像一堆让人懵逼的图标,大多是通过对角线、投影等方式来表达,但一般人容易不得要领,因为图案很容易让人产生错觉,而且记忆力无法记住复杂的关系。这是人脑能力所限。[头条·小宇堂-未经许可严禁转载]

首先我们需要把9个额外维度认为是蜷缩在一个点里面的,因此:

10维空间

就是一条线(注意这根线不一定是直线,怎么弯都可以,打结都可以,但是不可以断),这条直线上的每个点都是9个维度蜷缩而成的点。后面千万不要把“线”认为是直线,认为是“线团”或许更好。

上图:10维卡拉比丘流形,很抽象是不是。我想说,这东西就是个10维蚕茧,我们来抽丝剥茧吧。

9维空间

就是一个(可以是曲面,这个面怎么揉都可以,折叠都可以,但是不可以断),这个平面上的每个点都是8个维度蜷缩而成的点。

8维空间

就是一个无限的立体,其中每个点都是由7个维度蜷缩成的点。

7维空间

到这里就比较难想象下去了,因为这里需要你想象一个四维超立方体(里面的点都是6个维度蜷缩成的点),但这样想是会让人想懵逼的。

所以我们要采取分段策略,也就是说把上述无限立方7个维度蜷缩成的认为是由6个维度蜷缩成的点组成的线(团)

所以7维就是【一个无限的立体,其中每个点都是由6个维度蜷缩成的组成的线(团)】

在这里,或许你很难理解“每个点……都是……线”——注意我们说过这个线怎么弯即便是打结都可以,所以这个线(团)可以弯成近似一个圈,一个螺旋或者点也是可以的——把一个线团看成一个点有那么难吗?[头条·小宇堂-未经许可严禁转载]

6维空间

采取同样的策略,6维就是【一个无限的立体,其中每个点都是由5个维度蜷缩成的点组成的面】——每个点放大了是一个揉成一团的曲面……

5维空间

采取同样的策略,5维就是【一个无限的立体,其中每个点都是由4个维度蜷缩成的点组成的无限立体】——每个点放大了是一个捣成浆糊的立体,有限无边……

4维空间

你或许会认为上面的方法在这里再继续下去的话就变得很匪夷所思了,你是不是准备这样说:4维就是【一个无限的立体,其中每个点都是由3个维度蜷缩成的线组成的无限立体】??!好懵逼?

醒醒啦,这里我们要换一种策略——四维其实就是【一个无限的立体,其中每个点都一根(团)线】。

上图:四维空间的每个点都可以视为是蜷缩的6维卡拉比·丘流形。为了简单,你就可以把卡拉比·丘流形看做一个蚕茧,这样好理解多了。

到这里就好了,后面我就不再降维打击你了……

总结

你搞懂了上面的降维思路之后可能会对空间的本质有更深的理解,实际上空间维度可以自由组合成为我们熟悉的一、二、三维、四维空间,然后把其他维度作为蜷缩维度来看待。这样就容易理解了,必要的时候展开需要的维度来分析即可。

其他网友回答:

谢邀!

我个人理解,维度空间与时空的曲率和尺度有关。

比如从0维一个点开始。

没有大小没有维度,它只是被想象出来作为位置的标识存在于体系里。

第二个点可以用来标明另一个位置,但是这两个点之间已经形成有限的大小。我们只需要把任意两点用线连起。这就是一维。

一维空间的物体有长度,没有宽度和深度。

我们再画上一条线穿过一维的线,成了面,我们就来到了二维,这里的物体表现为有长度和宽度,没有深度。

把二维平面对折一下,我们就来到了三维,也就是我们的世界。

当然了,还有第四维,也就是加上时间一维。

我们的世界介于二维和四维之间,所以能感受和看到二维及以下维度。但是我们却只能感受到四维度的一部分。

比如一只蚂蚁正在一张铺在桌子上的平滑纸上爬,我们想象那只蚂蚁包括那张纸就是在二维世界里,当我们把纸卷起来的时候,蚂蚁继续爬行,他并不知道它走的路线改变了,以为自己仍在没有深度只有长度和宽度的世界里走着它的路线,但是在我们三维世界里看到蚂蚁的轨道其实已经改变了。所以我们会感到很神奇。因为他们在没有深度的二维世界里,他们永远也感受不到他们被三维世界里的人看到的他们所走的路线。

有人会觉得奇怪,那我们凭什么能看到蚂蚁在三维里走那样的路线,又能感受到他们也正在他们世界里走他们的路线呢?

因为我们无时无刻不生活在三维里阿。别忘了高维度的智慧生命是能感受到低维度的生物的全部的,而且还能跨维度感受。这就是为什么科学家总是在说高级智慧外星人生物生活在高维度的原因,他们能感受到我们的全部,而我们只能感受和看到他们的一小部分,而且还无法跨维度。

这里举两个例子说明一下,如像二维生物只能看到高纬度在二维的交叉平面图形(刚刚对折平滑纸的交叉面)。又再如我们作为一个三维里的智慧生命体,也只能看到在四维空间的自己身上看到交叉的三维部分(我们只能随时间的均匀流逝而生活,不能回到过去也不能穿越到未来)

所以我们能感受到三维及以下的维度和四维里的一部分,却不能直接感受到第五维度里的世界。但是我们却能知道他的存在,为啥呢?数学推理出来的阿。

对于二维生物怎么感受到我们世界的生物在他们世界里的表现是怎么样的,这里就不做过多的解释了,因为我现在正在上课中。

接下来就是说一下四维空间是怎么样的,很简单就是长度宽度深度在加上一个时间,这就是四维空间。那四维空间我们又怎么给他标记呢?

答案就是持续时间。如果这里有一个一年前的我们,然后又想象出一个现在时刻的我们。

两个版本间可以连出一条时间线,那就是四维空间里的线。如果你在四维空间里观察你的身体,他会像一条长长的蛇,刚出生的你在一头,老年时期的你在另一头。下课了,下回会在我头条号里分析剩下的32维。

其他网友回答:

让我们从一个点开始,和我们几何意义上的点一样,它没有大小、没有维度。它只是被想象出来的、作为标志一个位置的点。它什么也没有,空间、时间通通不存在,这就是零维度。

一维空间

好的,理解了零维之后我们开始一维空间。已经存在了一个点,我们再画一个点。两点之间连一条线。噔噔噔!一维空间诞生了!我们创造了空间!

一维空间只有长度,没有宽度和深度。

二维空间

我们拥有了一条线,也就是拥有了一维空间。如何升级到二维呢?很简单,再画一条线,穿过原先的这条线,我么就有了二维空间,二维空间里的物体有宽度和长度,但是没有深度。你可以试一试,在纸上画一个长方形,长方形内部就是一个二维空间。

这里,为了帮助大家方便理解高维度的空间,我们用两条相交的线段来表示二维空间。

为了向更高的维度前进,现在我们现在来想象一下二维世界里的生物。因为二维空间没有深度(也可以理解成厚度),只有长度与宽度,我们就可以将它理解成“纸片人”,或者是扑克牌K.J.A Q里的画像。因为维度的局限,这个可怜的二维生物也只能看到二维的形状。如果让它去看一个三维的球体,那么他只能看到的是这个球体的截面,也就是一个圆。

三维空间

三维空间大家肯定熟悉,我们无时无刻都生活在三维空间中。三维空间有长度、宽度与高度。

但是,我要用另一种思维来表达三维空间,只有这样,才可以向更高维度推进。

好,现在我们有一张报纸,上面有一只蚂蚁。我们就姑且把蚂蚁君看作是“二维生物”,我在二维的纸面上移动。如果要让他从纸的一边爬到另一边,则蚂蚁君需要走过整个纸张。但是我们把这张纸卷起来呢?成为一个圆柱,一个三维空间里的物体;这时蚂蚁君只需要走过接缝的位置,就到达了目的地。(对了!就是传说中的虫洞)换句话说,把二维空间弯曲,就得到了三维空间,我们就可以这样来表达。

再解释一遍,在这个图示上,蚂蚁从A点消失,B点出现,你们想想,就是这意思,卷曲产生新的维度!

好了,开始进入烧脑阶段!

前三个维度我们可以简单理解成长、宽、高。那么我们怎么理解四维空间?

四维空间

四维比三维多一维,它是什么?是时间!

想象一下,左边有一个1分钟之前的我,右边则是现在我,将这“两个我”看成两个点 ,穿过他们连线,它就是四维空间里的线。太棒了,四维空间出现了!

那么在现实当中我们可以看到过去和未来的我么?不能!因为我们是三维生物,活在三维空间中。 就像

其他网友回答:

我最多只能理解4维空间,三维是实体可见世界。四维是人做梦时看到的虚拟世界,你说梦境不存在,但你又能在梦里面为所欲为。

其他网友回答:

我个人理解十维空间就是所以的可能性,比如你在十维空间看一个人,你可以看到他出生后到死这个线上所有可能性,比如他可能成为律师,可能成为士兵,这么说把这个时候你就是接近于神的境界,如同下棋,棋还没有走,你可以看到每一个棋子如何走的所有路线,不管棋子如何动都逃不出你的认知,这个时候你只能看,不能改变他们,但是如果你进入11纬度时你可以自由进出任意一步中去改变他的结果,这才是神的境界

其他网友回答:

首先谢邀。本文会有点长,但是还算通俗易懂,希望大家耐心阅读。

十维空间,应该说的是超弦理论所说的十维空间。

对于宇宙的基本组成方式,有很多理论进行解释。其中一种就是超弦理论。

一般理论认为,宇宙包括物质和能量两类。其中物质是由基本粒子组成的。基本粒子是构成物质的最基本单位。而能量呢,狭义相对论则将物质与能量联系了起来,即著名的质能方程E=mc²。这样,物质、粒子还有能量三者联系了起来。这也是目前常见的解释宇宙基本现象的方式。

超弦理论则认为,基本单位是弦。弦的结合与分裂是物质(包括粒子)和能量的基本组成单位。换句话说,可以简单地理解为,弦替换了原来的基本粒子,由弦的结合与分裂来构成粒子、物质、能量等等事物。

好好的理论为什么还有用新的超弦理论解释呢?这就涉及一个问题:如何解释四种基本力。

四种基本力,是指宇宙中的所有力,再本质上就四种:引力、电磁力、弱力和强力。其中,引力由广义相对论解释(引力是物质的质量将原本平滑的空间扭曲的结果),而剩下三中力则是由量子力学解释(这些力都是粒子和粒子间相互交换的结果)。但是,量子力学不能解释引力——引力和质量有关,但是基本粒子质量微乎其微,运动杂乱无章,无法解释引力;而广义相对论也解释不了剩下三种里——它运用扭曲原本平滑空间的方法解释引力,但微观世界不平滑,无数粒子在乱动。宇宙的基本问题要两个根本不相容的的理论拼凑在一起解释,而非融合好了共同解释,让人总觉得怪怪的。这件事情在科学家眼里,更是一种灾难!

于是乎,有人提出了超弦理论,想要用一个统一的理论来解释四种基本力。

先来说说具体什么是弦。弦是一根极微小的线,既可以闭合成环(闭弦),也可以打开成线(开弦)。一根弦还能分解成更细小的弦,也能与别的弦碰撞构成更长的弦。表面很简单,但是在时空中运动时,一切变得过于复杂。

为了计算物质运动的特点,人们将物质运动进行模型化、方程化——空间由三个向量→x、→y、→z组成,再加上时间向量→t,四个向量共同组成时空。但是在计算弦的时候,发现四个向量根本不够用!于是,把以上四个向量看做→a1、→a2、→a3、→a4,不够用就再添加向量→a5、→a6等。加到最后发现,要解释宇宙这些问题,需要加到→a10一共十个向量!我们把三个向量→x、→y、→z的叫三维,四个向量→x、→y、→z、→t叫四位,那么现在一共十个向量,就叫十维空间

那为什么我们看不到这么多维度呢?举个例子,你看地图的时候,某城市是一个点;放大后,城市之间的路是一条线;再放大,城市是一个面;最后,你来到城市,就会看见高楼大厦等高耸的建筑物。时空的维度也是如此,不放大到一定程度,或者说不使用一定手段,你看不见细节的。而看不见的时候,人们用“蜷缩起来”来形容。

现在我来说说超弦理论——十维空间和宇宙的演变。宇宙最初的几秒钟,体积很小,所有维度混合,都处于蜷缩状态。四种基本力也相互混合,彼此不分你我地混在一起。此时宇宙高温高压高能量,如快要张破的气球。随后,它“大爆炸”了,四种基本力渐渐依次分开:先是引力破裂出来,然后强相互作用力,接着弱力,最后只有电磁力保持不破缺。渐渐地,原子也慢慢形成。有些处于蜷缩的维度(弦)显现了出来,被我们感知;有一些则还处于蜷缩状态,有待通过一定手段发现。

究竟十维空间是否存在,这个问题就像牛顿第一定律——你无法验证,因为不存在没有力的地方;但是基于该定理的计算都和实际吻合。十维空间基于数学模型的计算,而非观测得到(因为蜷缩的关系,不易于观测),但是在解决许多问题的时候,却很好用,与一些实际情况也比较吻合。只能希望有更多的现象支持理论,或者有更好的理论解释现象。

最后,请允许我感慨一下:前进的道路可以迷茫,但不能没有希望。

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