四維空間不同於四維時空,四維空間指的是標準歐幾裏得空間,可以拓展到n維;四維時空指的是閔可夫斯基空間概念的一種誤解。人類作為三維物體可以認識四維時空但無法認識四維空間,因為人類無法認識第四個空間維度。
通常所說時間是第四維即四維時空下的時間維度,四維空間的第四維指與x,y,z同一性質的空間維度。
在物理學中描述某一變化著的事件時所必須的變化的參數,這個參數就叫做維。幾個參數就是幾個維。比如描述“門”的位置就隻需要角度,所以是一維的而不是二維。
簡單地說,零維是點,沒有長度、高度及數量。一維是由無數的點組成的一條線,隻有長度,沒有其中的寬度、高度。二維是由無數的線組成的麵,有長度、寬度沒有高度。三維是由無數的麵組成的體,有長度、高度、數量。
因為人的眼睛隻能看到三維,所以四維以上很難解釋。正如一個智力正常,先天隻有一隻眼睛,一隻耳朵的人,即就沒有雙眼效應,雙耳效應,他就很難理解距離了,他很可能認為這個世界是二維的。
一個簡單的說法,N維就是兩個以上的N減一維物體垂直所形成的空間。
因為,人類隻能理解三維,所以後麵的維度可以通過數學理論構建,但要仔細理解就很難。在量子力學,仍在建立的弦理論,認為世界是十一維的。即是指,十維空間加一維時間。
首先,錯誤的說法是把“四維空間定義為三維空間加時間軸”,而“三維空間加時間維”是另一種說法。前者也並非是什麼四維時空,而且本身四維時空就是個偽概念。
很簡單,時間隻是因為粒子運動、宇宙膨脹而出現的概念,為什麼它就能成為第四維?
另外,時空和四維空間的概念是有區別的將四維空間定義為三維空間+時間軸的說法是對於閔可夫斯基空間這個概念的誤解,而為什麼這個誤解這麼廣泛呢?
很簡單,無數所謂的科幻甚至於科普讀物刻意去硬生生地套用了這麼一個東西,造成廣泛的讀者影響。其中這個裏麵涉及到了一組四維矢量場,也就是四維矢量依據它們內積的正負號來區分,有幾種分類,是類時,是類空,是零或稱類光。
然而,關於零矢量一個有用的結果:“若兩個零矢量、正交,即零內積值,則它們必定是呈比例關係。”
以上的零基底部的時間方向選定,以及類時向量的概念,讓很多人誤以為“空間和時間組成了另一個空間”,而實際上上麵隻是描述了時間和空間的協同作用罷了,這便是前麵那個說法的來源。
而實際上時間維是一種替代說法,並不是說第四個維度是時間,和前麵那種說法並非一回事,第四維在主流的說法中具有連續性。
著名的數學模型克萊因瓶,第四維穿過三位這個本質多麵體,但四維空間的本質還是空間。
而為什麼這一維會定義為時間維度呢,是因為某一派觀點認為廣延的“時間”具有空間性,故而出現的一種替代說法,你要將它叫什麼其實都可以,它是一個統一,確定的定義概念下產生的依據不同學派自主概念的命名法。