第四维空间是什么?

第四维空间是什么?

四维空间就是比三维空间多一维度。四个纬度是等价的,没有第一第二之分。如果非要区分四维空间比三维空间多了那一维度是什么,那就是紧缩或者膨胀的三维空间。

举个简单的四维空间的例子:点对称有限空间。

点对称有限空间是四维空间的最简单空间形态。

如果大爆炸理论正确,那么宇宙从诞生的那一刻就是点对称有限空间宇宙 ,这是宏观的四维空间。它的特点是宇宙中心存在一个巨大的质量源,质量大于宇宙总质量的50%,宇宙空间内所有的星系都在加速向宇宙中心聚集,当观察者所在位置的光线弯曲曲率半径ρ小于观察者到宇宙中心的距离r时,即ρ/r<1时,不同等势面的星系之间加速退行成为普遍现象。宇宙中心就是宇宙边缘,宇宙微波背景辐射就是来自宇宙中心。

微观的具有静止质量的基本粒子也都是点对称有限四维空间。

如果把微观的基本粒子放大到篮球一样大小,或者把宇宙缩小的篮球一样大小,我们就可以用一大把四棱的筷子做一个瞬态的点对称有限空间(近似静止的)三维截体模型:把筷子削成两头尖尖的四棱锥,把所有筷子的一端凑在一起拼成的一个菊花状球体,球心位置就是除宇宙中心之外宇宙空间中的任何可能位置。那宇宙中心在哪儿?位于菊花球面上的筷子另一尖就是宇宙中心,在四维宇宙空间中,菊花球面上的所有的筷子尖是同一个点——宇宙中心,我们所在的银河系就在某一根筷子中,加速向球面上的筷子那端坠落,筷子中的星系之间与屋檐下连续下落的雨滴之间一样——加速退行。宏观的四维空间,我们在其中,所以我们看到的宇宙中心点展现为三维空间的一个球内表面,所有星系都在加速向其聚集,因此我们观测到的视觉效果恰好是四面八方加速远离。

我们在微观粒子之外,再大的篮球我们应该都只能观测到一个点,由于菊花球有一个面积为零的虚表面积,因此我们用十根手指依次碰触它时,我们能够在球面上的每个位置碰触到它。它好像是在球面上的每个位置等待你的任意一根手指的触碰。可是当你同时去用十根手指同时去抓它时,九个手指会抓空,只有一个手指会触碰到它。重复用十根手指去抓,每次触碰到它的手指是随机的。因此微观基本粒子的量子特性就是微观基本粒子的空间特性。