宇宙到底有多少维度

发布时间:2017-03-03编辑:chenmo来源:www.tanling.com阅读数: 当前位置:探灵网 > 宇宙之迷 > 手机阅读

宇宙的定义是时间和空间的总和,时间是一维,而空间的维度,弦理论的描述是9维,M理论是10维。

弦理论的定义,它是相对于相对论,弦理论可以更好地解释某些现象,但是也有问题,很多时候会产生奇异,即得出无限大的结论,所以M理论是在这个基础上产生的,人们发现如果用11维来描述宇宙,很多问题就可以解决,不过并没有因此解决所有问题,所以现在大部分科学家(以及我这样的业余爱好者)相信宇宙有10个空间维和1个时间维。

宇宙到底有多少维度

而我们只可以感受到3个空间维,这个就……

首先如果一个空间低于2个空间维是肯定无法产生生命的,想象一个平面上的二维扁虫,他们无法在第三维上产生正压力,也就无法使自己水平移动,在二维世界,这就是无法移动,最重要的是,扁虫摄入食物只能从哪进从哪排泄,如果再弄个排泄口,我们的扁虫就解体了,这样的生物是如“会把自己分解掉的蛋白酶”一样无法出现的,就算有也不可能进化到一定程度并会很快灭绝 而更高维度人们很难想象,有的书里只含含糊糊给出一句“科学家认为,在四维或更高的维度空间里生命也是不适合存在的。”

而我们只能看到三个空间维度的原因是其他的维度都被卷曲在很小的空间尺度内,这是在大爆炸产生时4种结合力的分散引起的.

宇宙到底有多少维度

用数学来解释维度的,单纯从最原始几何的理解讲,维度可以是任意多的:

n-维的本质是n个两两垂直的基向量,

我们的世界里最多只有三条非零向量两两垂直,所以我们称之为三维空间,正如平面上最多只有两条两两垂直的向量所以称之为二维空间,这便是人类最初对维度的认识。

理论上并不排斥更多互相垂直的非零向量,事实上任意n元数组构成的n-维向量,通过范数的定义,其所在的n-维线性空间是well-defined的。当然维度方面也可以有其他解释,这又要牵涉到“测度”的层面,会出现一些看似奇怪的无理数维度,比如著名的“谢尔宾斯基地毯”、“皮亚诺曲线”等,

而这种利用测度的维度定义方法,是利用相似比来定义的:

比如我们知道,把一个三角形三边都扩大至原来的二倍,那么其面积扩大至原来的4倍,满足平方关系,

把一个立方体边长扩大至原来的2倍,其体积扩大为原来的8倍,是立方关系,我们定义,若一个几何图形,考虑与其相似比为k的另一个几何图形,若后者的测度是前者的k^n倍,那么此几何图形为n维几何图形,因此,具有自相似的谢尔宾斯基地毯,其维度事实上是log2(3)。

这是一位学者说出他理解中的维度,

宇宙到底有多少维度

1维空间,就是一条线,假设有1维生物的话——虽然我们不理解这种生物如何存在,但假设有的话——它们将是只有长度没有宽度的,也就是一个点或一条线。在1维生物的眼里,它们就是生活在一个没有宽度的管道里的生物,世界就是一个点,由于没有上下左右只有前后,所以1维生物身边没有空隙,它本身就是一个点,也不能更小,所以只能向前移动,除非是得到了推动全宇宙的力量,才能向后移动。如果和我们的宇宙一样,这个世界也是有限无边的话,那就是一个环。

2维空间,是一个面,2维生物的眼中,世上只有长短不一的线段,比如一个正方形,在2维生物的眼里是一个线段,需要围着它走一圈,去测量各个线段的长度和夹角,然后推测它的形状和面积,才能得出结论。但那个结论必然不是我们以为的,如此直观的正方形,因为它们永远看不到全貌,它们应当会形容“这是一个有四条长度为XX的边,各边之间夹角为90度”的物体,我们可以命名它为4*90形。而更复杂的物体,比如一团小学生意义不明的涂鸦,在它们看来,就需要非常高深的知识去测量了,就好比我们随手捏一个千疮百孔的泥团然后求表面积。如果和我们的宇宙一样,这个世界也是有限无边的话,那就是一个球体的表面(注意,不是球体!),类似于地球表面,很难形容形状,在我们看来是个球,但摊开的话2维生物才能理解,不过那是个什么形状?什么也不是,或者说我们怎么去切它,它就是什么形状。

3维空间,也就是我们的宇宙了,在我们的眼里是一个悬浮着很多星体和其他物质的容器。三维生物和物质由长宽高三个方向构成,在我们眼中,一切物体都是二维的平面,比如我们看一个正方体的骰子,最多只能看到其中三个面,我们的眼睛和光线的配合使我们能分辨出三个面的阴影深浅,从而产生3维的感觉,但只是感觉,而不是真的三维,因为我们永远不能同时看到一个骰子的所有面,也不能看到一个封闭容器的内容物——就好比我们看二维的一个圆圈,可以同时看到它的上下左右,圆圈里套着一个三角形,我们也可以看到,甚至能直接伸手取出里面的三角形而不破坏圆圈的形状。但二维生物不可能直接看到圆圈里面,必须打破圆圈才能拿出里面的三角形。同样,我们想要取出一个篮球里的鸡蛋,必须打破篮球。如果我们的宇宙是有限无边的话,那就是一个超球体,或者说我们难以形容它是不是圆的——因为在我们眼中它没有边际,自然也就无法描述形状。但我们可以使用数学推论,姑且认为宇宙是一个球,一个飞船从某个点出发,沿一条直线航行,最终会穿越那个不存在的边,从另一端出现,然后回到原点。

宇宙到底有多少维度

4维空间——说到这里,大家应该能够理解四维空间了:四维空间的生物和物质是由长宽高和一个在我们世界不存在的方向组成的,正如我们可以从2维世界不存在的方向,也就是高,去看到2维世界的全貌,而2维生物必须借助数学才能做到一窥全貌,肉眼无法看透一样。四维生物眼中的世界是三维的,它们可以从一个三维中不存在的方向,同时看到一个正方形的全部六个面,还能从那个方向在不破坏物体封闭性的前提下取出物体中的东西,看到物体内部的样子。这对我们来说已经是神了——四维生物可以轻松地从篮球中拿出鸡蛋,从人体内拿出心脏,而篮球和人外表毫无破损;四维生物可以同时看到我们穿衣服的样子、光屁股的样子、我们的皮肤下面的肌肉、我们的血血液骨骼骨髓……我们的一切细节在四维生物眼中都是摊开的。就好像对二维世界来说,无数个二维平面也摞不成三维物体一样,我们的细节无限展开到纤毫毕露,对四维生物来说也不过如此,我们的“无限”对高维生物来说,就是“有限”。再打一个被用滥的比方,我们挥挥手,在二维世界投下一个手的影子,是个二维平面;四维生物挥挥手,便在我们的世界投下一个切实存在的固态影子。我们的手竖着穿过二维平面,在它们的世界便是出现了五

个近似圆形的,切实存在的物体,然后逐渐合成一个扁平物体;四维生物的手从第四个方向穿过我们的世界,便是一个或多个,不规则或规则的物体凭空出现,形状和体积不断变化,最后凭空消失。如果和我们的宇宙一样,这个世界也是有限无边的话,那就是一个……我们无法理解,完全不能形容的样子,姑且称为屌爆了的超超球体吧!

综上,也就是说,只有高一维度的生物才能理解比它低一维度的世界的全貌,而对自己的维度,我们只能身在此山中,看不清面貌,好在有数学,即使看不清,也能用公式去看。

5维空间以及之后的不知多少维空间,只能说是方向依次增加,无限宽广自由的世界,而没能力去描述它们。

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