为什么人类想象不出四维的空间?

发布网友发布时间：2022-04-23 06:40

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热心网友时间：2022-06-16 19:26

我认为人类是可以想象出四维时空的样子的。但是要让人想象出数学上的四维空间的话，确实有一点困难。

我们生活的这个四维时空

爱因斯坦提出的四维时空，是时间和空间的统一体。时间被作为了一个独立的维度来看待。虽然是一个独立的维度，但事实上时间和空间是有关联的，这个关联就是真空中的光速c。这样的四维时空就是我们所生活的这个时空。

我们日常生活的经验，基本上都是在相对低速的情况下获得的。所以我们很容易就可以想象得出一个低速的四维时空——这就是我们每日所见的时空。我们做梦，我们看电影都能够重现日常对于这个四维时空的体验。

但是，由于我们很少有在高速的情况下这个四维时空的直观体验，因此对于这个时空的真正的实景，我们仍然很难（但不是没有办法）去想象，这也涉及到心理学的一些理论，诸如感知和认知的心理形成方式。

闵可夫斯基和爱因斯坦就曾以几何推理的和思想实验的方式，进行了对我们所在四维时空在高速情况下实际体验的想象，由此才给出了《闵可夫斯基图》和《狭义相对论》。

上图：闵可夫斯基图——时间光锥。此图是把空间投射到二维平面，从而实现把四维时空投射到三维透视画法的投影（实际还是二维，就跟我们欣赏画作一样）。

数学上的四维时空

数学上的四维空间，第4维度就不一定是时间了。这里的第4个维度，实际上和前三个维度没有任何差别。他们都是可互换的完全等同的空间自由度。这样的四维空间完全是逻辑上抽象出来的，并不是物理现实。这个四维空间常常与爱因斯坦提出的四维时空相混淆，让许多读者混淆两者的概念。因此我们不要把下面的这种四维空间的立方体的示例认为是爱因斯坦四维时空的一个想象图——

要理解这个四维空间在三维上的投影都十分困难，更不要说在自己的脑海中去想象这种四维空间了。

结论

我们并非想象不出四维空间，只是想象不出远离我们生活体验的那种四维空间。毕竟我们就生活在四维时空之中。

热心网友时间：2022-06-16 19:27

为啥都说蚂蚁是二维的？明明都有长宽高啊

热心网友时间：2022-06-16 19:27

因为人类是三维生物，是想象不出来四维空间的，但是人类可以借助数学工具来描述四维空间。

热心网友时间：2022-06-16 19:28

人类的进化过程都是在三维空间中完成的，人类想象出四维空间对人类的生存和发展没有太大的意义。目前人类生存的环境都是三维空间，很难模仿出四维空间的模型。

热心网友时间：2022-06-16 19:29

因为人类是三维空间的生物，而且不同维度空间的差别很大，所以人类想象不出四维的空间。