三维空间是什么,三维空间是什么样子的

三维空间是什么

三维空间就是日常生活中可指由长、宽、高三个维度所构成的空间。而且日常生活中使用的“三维空间”一词，常常是指三维的欧几里得空间。在历史上很长的一段时期中，三维空间被认为是我们生存的空间的数学模型。当时的物理学家认为空间是平坦的。二十世纪以来，非欧几何的发现使得实际空间的性质有了其它的可能性。

你知道三维空间，那你听说过11维空间吗？

来源丨喜马拉雅APP喜马讲书的精品课《喜马讲书》

编辑丨崔永辉

随着《流浪地球》的热度越来越高，人们对于宇宙的兴趣也越发的浓厚了起来。《宇宙的琴弦》作者布赖恩·格林是世界顶尖的物理学家，牛津大学物理学博士，哥伦比亚大学数学和物理学教授。

本书讲述了弦理论产生的背景、基本思想和观点，介绍了弦理论对物理学的影响，使我们对物理学这一前沿理论有了一个全方位的认识。

广义相对论和量子力学已经被无数的实验和事实所验证，它们都是正确的，一个能够解释宏观世界，一个解释微观粒子。但是在某些特殊场景中，比如在黑洞的中心、大爆炸时刻的宇宙，物质质量大而尺度小，这时我们既需要广义相对论，也需要量子力学。

然而，当两个理论的方程结合起来时，好好的物理问题却得不出有意义的答案。也就是说，此时二者发生了矛盾。

为了消除矛盾，让广义相对论和量子力学两个理论协调起来，物理学家绞尽脑汁，做了无数的努力。虽然每次努力都很大胆，都有创新，但仍然没有解决这个问题。

直到弦理论的出现才基本解决了这个矛盾。

弦理论认为，如果把电子和夸克等基本粒子放大，会发现它们是由一个个小环构成的，每个环都像是无限细的一维橡皮筋，在不停的振动。

物理学家把这些振动的“橡皮筋”叫做弦。弦的不同振动模式，形成了不同的基本粒子。弦理论提出了许多颠覆我们通常认知的观点。

比如弦理论认为，宇宙的空间结构是11维的。为什么是11维呢？它是物理学家从弦理论的基本构想出发，经过科学计算得出来的。只有11维的空间，才能容纳所有物理学定律，才能使它们不产生矛盾。

在十个空间维中，有三个维度是展开的，也就是我们所感受到的三维世界，而其余的七个维度是蜷缩起来的。由于这些蜷缩的维度尺度太小，目前用最精密的仪器也无法观测到，所以我们感觉不到它们的存在。

又比如，弦理论认为黑洞和基本粒子本质上是一样的。此前，物理学家发现，任何两个黑洞，如果有相同的质量、力荷和自转，它们就是完全相同的，这跟基本粒子的性质是一样的。

力荷是粒子对力的作用所产生的反应。我们平常说的电荷就是一种力荷，它是一个粒子对电磁力的反应。

物理学家从弦理论出发，经过极其复杂的计算，发现在某种情况下，大质量的黑洞能够转化为一个没有质量的粒子，在弦理论中，那就是一根以某种特殊方式振动的弦。

这样，弦理论在黑洞和基本粒子之间建立了直接的联系。黑洞和基本粒子就像水和冰一样，是同一种东西，只不过是两种不同的表现形式。

弦理论解决了量子力学和广义相对论的冲突，让我们离物理学的“终极理论”更近了一步。全世界的物理学家一直梦想建立一个理论，能够解释一切自然现象，它的一个基本要求，就是能够统一宇宙中的四种自然力，即引力、电磁力、强力和弱力。

这个理论就是统一场理论，也叫物理学的“终极理论”。量子力学统一了引力之外的其他三种力，但无法将引力纳入其中。弦理论在解决了广义相对论和量子力学矛盾的同时，实际上将引力纳入了弦理论的框架，因此在建立统一场理论的道路上迈出了重要的一步。

弦理论让我们找到了宇宙大爆炸的起点。宇宙大爆炸理论得到了大多数物理学家的认同，但物理学家们却无法描述大爆炸起点是怎样一个图景。

如果让时间倒流，时间越接近大爆炸的起点，宇宙的密度越大，温度越高。在零时刻那一点，密度和温度都达到无穷大，这个结果是不能接受的。

而弦理论认为，在大爆炸的起点，宇宙不是无限小，而是在各个维度都有普朗克尺度，你可以把它想象成一个非常小的火球。

这时宇宙的各个维度都蜷缩着，随着大爆炸的开始，三个空间维度生长出来，其余的维度还是保持普朗克尺度。三个展开的维度不断演化、膨胀，形成了我们现在看到的宇宙。

弦理论让人类穿越时空的梦想可能成为现实。霍金曾提出存在平行宇宙，也有物理学家认为黑洞是新宇宙的种子，新宇宙可以从黑洞中喷发出来。

平行宇宙就像飘浮在空气中的一群肥皂泡，我们的宇宙只是无数肥皂泡中普普通通的一个，通常这些肥皂泡是分离的，但是，连接这些平行宇宙的虫洞可能是存在的。通过虫洞，人类就有可能在不同的“肥皂泡”间穿行，也就是实现时空穿越。

在不久的未来，我们是不是能够穿越时空呢？让我们拭目以待吧。

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四维空间和三维空间的区别是什么，有智慧体驾驭四维空间吗？

四维空间和三维空间的区别是什么，有智慧体驾驭四维空间吗？

导语：我们经常在电影电视中看到时空穿梭，一些穿越电影也都盛极一时，这些可能都归功于爱因斯坦的相对论，给了人无限遐想的可能。很多人认为四维空间就是三维空间加了时间的维度，其实这是对"闵可夫斯基空间"的误解。

四维空间和三维空间的区别是什么

我们平时所说的一维、二维、三维，一般指的是空间维度。在物理学上，我们可以用这些维度来确定某个特定的位置。但是能够构成维度的不只有空间，温度、时间也可以构成不同的维度，只不过计量方法与空间计量方法不同。

维度是什么

比如在三维空间中，以温度作为另外一个维度。当500℃时，三维空间中的某块石头处于什么状态，当拿掉温度这个维度时，在三维空间中，它的三维状态是没有变化的，但在温度维度里，它的状态变化却很大，如果我们要捕捉它，就需要同时有三维坐标和温度坐标。

这是一个错误的概念，三维空间如果加上时间维度，在物理学上叫做"四维时空"，区别于"四维空间"。

克莱因瓶

三维是空间概念，与时间是完全不同的。同样，在四维时空中，三维空间随着时间的变化而变化，如果要捕捉四维时空中的点，我们同时需要三维坐标和时间坐标。比如我们将三维坐标确定为"罗斯福"，由于人会随着时间而衰老，所以在罗斯福的一生中，他每时每刻的状态都是不同的，40岁的罗斯福可能满脸胡须，20岁的罗斯福可能精神焕发。这时候，如果加一个时间点30岁，我们就可以清楚地知道罗斯福的具体外貌。

莫比乌斯环

四维空间和三维空间的区别是什么

根据以上的理解，将三维空间折叠，就可以产生四维空间。四维空间中的某个点，可以同时存在于无数个三维空间中。也就是说某一个点，可能同时存在于北京、上海、纽约、莫斯科。

在数学推导计算中，空间维度可以达到6甚至更多，但在现实生活中却难以想象。

电影中的五维空间

一只蚂蚁，它的认知可能就无法达到我们生活的"三维世界"，如果有人用脚踩死它，它甚至都不知道发生了什么。同样的，对于四维空间而言，我们的认知也无法驾驭。就像我们可以操纵三维空间一样，有没有智慧体可以驾驭四维空间呢？欢迎在下方投票。

四维空间和三维空间的区别是什么

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