二维空间的封闭是圆,三维空间的封闭是球,四维空间的封闭是什么?


第一,不能想象出封闭是什么,只能比方。这样说吧!什么叫封闭?有边界才算封闭,但边界又从何而来,二维平面空间圆的边界是圆线构成的,三维空间的圆的边界是圆面(球面)构成的,那四维空间圆的边界就是由圆体(球体)构成的,但是为什么不能在三维空间里想象四维空间的圆封闭,这就好比你在二维平面空间想象三维立体空间的球面。边界是有里外之分的,或者说是一边和另一边之分,而对于二维来说,三维的球面没有边界,也就是没有封闭,所以对于三维来说,四维的球体亦没有边界,也就是没有封闭,所以无法想象,只能比方。

第二,在增加维度的时候可以将现在的维度微缩成一个点即为圆心,如从2维(x,y)上升到3维(x,y,z)时,将二维(x,y)的面坍缩为一个点,则到3维z轴的距离相同的的点成了一个圆,如果3维(x,y,z)上升至4维(x,y,z,w),则将3维坍缩成一个点,此时该点到四维中w轴的距离也可以简化成一个圆了,按照低维度到高维度的距离相同的点一一映射过去,会发现3维的大的球体会映射出一个个很小很小的小球体,这就是4维的圆。

第三,坍缩的概念引入容易将每次多出的一维特殊化,但从数学角度,每一个维度都地位等同。“切片”“平行”只是为了方便表述,实际可能是交错的。这种表述会带来多出来的一个维度是“特殊的”,同时原有的维度“不可分割”的错觉。比如一个圆柱体水杯,横着切是无数圆的叠加,竖着切是无数长方形的叠加,这两个二维世界都存在。同样,四维不一定是我们这个三维在第四维度的无限延伸,也可以是另一个三维世界的无限延伸,实际它是无数交错的三维世界,没有以哪个三维世界为中心或者为参照。可能另一个世界,我的某部分和你的某部分属于同一个人。

第四,说空间是多少维的提法本身就有问题,应该这样来描述才对,空间以长度为单位来计量,可以看做是三个互相垂直的轴线所包含的区域,但物理空间并不仅限于这些区域,还有能量场、引力场、微观粒子等其存在于空间不能以长度来衡量的区域。也就是说,空间从长度来看,具有三维特性,但同时还有长度所不能描述的其它特性。另数学意义上的4维空间在物理模型上是无意义的,因为按照n维坐标的定义,第4维也应是以长度为单位的轴线,这条轴线应是垂直于其它三维的,长度为单位的轴线大家都能感知的,如果存在,我们肯定能观测到,但大家都知道现实中是找不到这种情况的,所以在现实中,没有数学意义的四维空间。

第五,一个正确的前提很重要,点,线,面都是为了解决问题而假设的概念,实际上人无法观测到点,线,面其中任何一个,人类能观察到的只有“体”,现实世界中你无法找出一个二维平面的实体,因为平面没有厚度,没有厚度的东西是不存在现实世界的。点线面是解释我们空间的工具,你可以用xyz来解释我们的空间,但这些东西实际上是不存在的,你无法想象“点”,不能想象“线”,也无法想象“面”,人类所能想象的,只有“体”。比如你用笔在纸上停顿一下表示“点”事实上这个“点”是有体积的,放大了看是有长宽高的,纸上的一条“线”放大了看也是有长宽高的,“点”“线”“面”的概念只能用“体”来表示,所以人只能理解点线面概念而无法想象,因为你能想象的实际上只有“体”,你无法想象虚无。最后说结论:点线面都是用来让人更容易理解空间的工具,而不是正确的前提,你不能用一二三维来推导一个四维空间出来。

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