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如何清楚解释四维空间？

谢邀！怎么理解四维空间？假如真的存在四维空间，并且存在生命，那他们也在地球上吗？答:提主提的四维空间这个问题比较复杂，我们也只能跟你提的问题一样，用推测假设来回答。我就用二个比喻假设来回答，第一个是彿曰:一花、一草、一叶、一世界。意思也就是说:麻雀虽小，但五脏具全，跟大动物一样心脏里面不会缺少任何一样东西。

就像人民所说:一粒沙子也是跟地球或宇宙一样，也有他们的世间。只不过是我们人类无法用肉泪看见他们里面的世界？这样也好把他们形容是一维空间，因为他们也有空间。只不过是他们看不懂我们人类的世界，我们也看不懂他们世间里的一维空间？这样也就好形容:宇宙是一维空间，地球是二维空间，一花、一草、一叶、三维四维或多维空间都可以来形容。

因为他们也是属于跟咱们地球人类的一维空间~时间是同步运行的？只不过是谁也看不清也或搞不懂对方空间里的事情。第二个比喻假设是:如果把我们每个人的一生阶段，也可以形容成四维空间。因为人的一生，从小到老要分四个阶段？童年、青年、中年、老年、这四个阶段就把他分成四个维度的空间。第一维空间童年，二维空间青年，三维空间中年，四维空间老年，四个维度的空间都是发生在一个人身上，只不过时间把我们从四个维度空间隔开了，让我们无法重叠还原在一起，回到原来的起点。

这就像四个维度的空间一样，只能是用电视剧里的穿越或推测假设，把他重叠还原回来？但事实是不可能还原重叠回来的。意思也就是说:他们是他们维度空间里的世界，我们是我们维度空间里的世间，谁也无法理解或干涉看清他们里面的世界？各自只能在自己维度空间生活着。就像人类科学家们推测形容维度空间样，零维空间是从一个点起源开始，无数个点重叠在一起形成一条线，这就是属于一维空间。

如何证明四维空间的存在？

我们人类是三维空间的生物，无法在直觉上理解四维空间（four-dimensional space）存在的样子。数学中，四维空间是标准欧几里得空间（Euclidean space），理论上可以拓展到N维度。根据题意，除特别说明外，下文讨论的四维空间是指欧几里得空间，以区别于闽可夫斯基空间（Minkowski space）。

科学家通过一维、二维、三维空间的演变，提出了关于四维空间的猜想。零维是一个点，任何方向上都没有长度。一维是由无数的点组成的一条线，只有长度没有宽度和高度。二维是由无数线条组成面，有长短和宽度，但无高度。三维是无数的面组成的体，有长、宽和高度。那么四维呢？四维是想象以四个相互垂直的维度所构成的空间（真让人头疼）。

一、四维空间有何特点？从低维度现实世界的体验中，我们可以想像，假设一个生活在二维世界的人，他的经验中世界只有前后和左右两个维度。如果一个三维的球体正好穿过这个二维世界。二维人会在他的世界里看到一个圆。他可以围着圆走一圈，测量这个圆的周长，但他不能直观感知球体的体积。在球体穿过二维平面的整个过程中，二维人会看到一个圆出现、变大、再变小，最后消失。

通过类比，我们可以想像一个四维的球体穿过三维空间的一幕：我们同样会看见一个三维的球体出现、变大、再变小直到消失。显然，低维度空间是高维度空间的一个投影，或者是一个截面。而我们人类很可能就是四维空间在三维空间的全息投影。在谈到四维空间概念时，中科院国家天文台研究员李然博士认为，当我们说“看到”时，实际上并不严谨。

我们所在的世界膜（理论物理学家将我们的三维空间加一维时间称为世界膜，它镶嵌在一个更高维度的超体bulk中）中的核力、弱力和电磁力都不能够离开三维空间进入高维。在三维空间，我们用一束光（电磁波）照射物体时，可以通过反射的电磁波看到这个物体。但在四维空间的物体既不能反射电磁波，也不能发射电磁波，我们根本无法看见它。

唯一被认为能够和四维（或更高维）度空间的物体相互作用的就是引力。当一个四维物体穿过我们的三维世界时，我们只能通过它的引力效应感知它。电影《星际穿越》（Interstellar）中NASA团队成员都注意到了各种引力异常情况，这就是高维度文明在帮助地球人过程中引起的引力效应。比如，我们的三维世界里，引力与距离的平方成反比例。

距离太阳是地球两倍远的行星，感受到的太阳引力只有地球的1/4。然而如果我们的空间有第四个平直的维度，那么引力场强度就会随距离的三次方下降，木星、土星都不能被太阳的引力束缚而逸出太阳系。但科学家仍然相信四维（或更高维）度空间确实存在，只不过它们在微观尺度上卷曲，这种卷曲可以避免引力场发散的问题。二、四维空间在哪里？物理学家霍金（Stephen W. Hawking）曾在剑桥大学作关于“万物论”（Theory of everything）的演讲时设问，如果我们这个三维世界以外的所有额外的维度确实存在，那我们为什么毫无察觉呢？为什么我们所看到的只是三维空间？对此的解释是，四维（或更高维）度均弯曲在范围极小的空间内，其尺度大约只有100万亿亿亿分之一英寸。

这样的尺度实在太小，以至于无法被我们所察觉。我们所看到的只是三维空间，按照宇宙学原理，宇宙的三维空间在大尺度上是各向同性和几乎平直的。这好比橙子的表皮：如果近距离观察，整个表皮是有弯曲的，而且布满皱纹；然而从远处看，就看不到那些隆起的结构，显得很平滑。对于空间而言情况也是一样，在微小的尺度上它是四维（或更高维）度的，而且高度弯曲。

但在较大尺度上，我们看不到弯曲，或者说看不到额外的维度。四维和更高维度空间可以通过数学理论构建。量子力学中，空间是多维度的，N维就是两个以上N-1维物体垂直所形成的空间。因此我们可以说，四维空间只能存在于当今最前沿的弦理论的数学方程之中。而弦理论又预测了更多种维度模式的存在，据说至少存在第11维。三、一个四维空间的超体——克莱因瓶说到四维空间，不得不提及德国数学家克莱因（Felix Klein），他曾在理论上构思出了一个特殊的四维空间的物体，被称为克莱因瓶（Klein bottle）。

这是拓扑学研究的典型空间之一，它展现为一个在四维空间中才能正真表现出来的曲面。这个像球面那样的封闭空间没有“边”，且只有一个“面”。它的截面是一个莫比乌斯带（Mobius band）。如果在四维空间里，把两条莫比乌斯带沿着它们唯一的边粘合起来，就可以得到一个克莱因瓶。根据拓扑学理论，莫比乌斯带可以嵌入我们的三维空间，而克莱因瓶只能嵌入四维（或更高维）空间。

从维基上了解到，数学家们宣称已经解出了克莱因瓶曲面的数学表达式。理论物理学家认为，克莱因瓶在我们的三维空间中无法制作出来，它是一个没有“边界”、没有“内部”、没有“外部”且只有一个“面”的连续曲面，被喻为永远装不满水的瓶子。由于四维空间不能进入我们所在的三维空间，所以凡是可以画出或制作出来的克莱因瓶都是其四维空间在三维空间的投影。

换言之，四维的克莱因瓶不能存在于三维中。四、为什么四维空间既小又卷曲呢？上述讨论又引出了另一个问题。为什么四维（或更高维）度空间应该卷曲成一个个小球状，而不是所有的维度都是如此呢？霍金认为，极早期宇宙中所有维度都应当是高度弯曲的，那为什么三维空间展平了，而其它维度仍维持紧紧卷曲状态呢？迄今，科学并无答案，或者说一个可能的答案是人择原理（Anthropic principle）。

为了发展出像人类这样复杂生命，二维空间显得不够用，而大于三维的空间则星系处于不稳定状态而面临分崩离析。因此，至少我们所知的生命，显然只能存在于稳定的时空区域之中，即有三维空间加上一维时间，而且都不会因卷曲而变得太小。弦理论确实能够导出并容许我们区域的存在。宇宙中很可能还存在其它的区域，其维度都卷曲得很小很小，但此类区域中不会有智慧生命存在。

如果我们到了四维空间，会看到怎样的世界？

如果我们到达四维空间还能活下来的话，我们应该可以看到心、肝、脾、肺、肾这些内脏都跑到外面来乱跳。简单来说，四维空间应该是一个内外互通的空间。大家都知道四维空间比三维空间多一个维度，而多的这一个维度，可以颠覆三维世界的里外认知。也就是说三维世界的里外，在四维空间来说是连通的。目前最能描述这一结论的四维空间的三维投影物体，就是由德国几何学大家菲立克斯·克莱因创作出的的克莱茵瓶。

它是一个科学大牛们想象出来的一个本应该存在于四维空间的物体，运用数学中的拓扑学设计出来的一个奇怪的瓶子。它最奇怪之处就是，往里面倒水，水永远会流出来。说它是个瓶子，不如说它是一个扭曲的面。在数学领域中,它表现为一种无定向性的平面,即没有内部和外部之分。下图就是一个简单的克莱茵瓶三维模型，在它连通的一部分看似是瓶身自己与自己相交，其实这里应该是通过第四个维度连通，并不是相交的。

因为我们的大脑想象不出其在四维空间的真实面貌，所以只能表现出在三维空间中相交的样子。通过科学大牛们假想的这么一个奇怪的瓶子，我们大致就能得出四维空间内外互通的特点。如果我们在四维空间生活，我们一定经常迷路。就像我们想象不出克莱茵瓶在四维空间的样子一样，我们同样看不见四维空间街道的真实模样，我们只能看见三维视角的死路，而看不见四维的通道，这样我们在四维空间很难前行。

所以即便我们能在四维空间里存活，从我们进去的那一刻开始，我们就被困死在里面了，绝对无法自主回来。所以别幻想你可以在四维空间操作三维世界，成为神一般的存在。实际上，当你进入四维空间后，即便你看得见三维世界的一切，你却束手无策。对于我们来说，四维空间或许就是一个扭曲的空间。一条一维的直线，只有在二维平面内才能扭曲成曲线；一个二维平面，只有在三维空间内才能扭曲成曲面；而三维世界应该只有在四维空间才能被扭曲，这里说的扭曲不是指拧麻花那种，而突破维度认知那种扭曲。

举个例子，就像黑洞里的扭曲空间一样，黑洞的巨大引力方向对于三维空间来说就是一个对“上下、左右、前后”三个维度同时“向下”的第四维度。所以我一直认为黑洞里存在四维空间，所以所有东西进去了都出不来。而黑洞有辐射，辐射就是光的另一种形式。光应该能在所有的空间中穿行，但每个维度空间中的光，表现形式应该是不一样的。

国外科学家研究证明四维空间真实存在，人类进入四维空间会怎样？

这个说法是有问题的，什么是四维空间？之前我们已经知道最简单的三维立体空间构成是怎么回事，加上一个时间参数构成我们所谓的感官世界。如果说研究证明除过时间参数之外的四维空间存在，我个人不太相信，至少从一个空间构成数学模型来看，三维立体空间是所有空间构成的基础。如果二维平面世界存在的话，至少能量等级出现维度差距，两个世界没有可比性，甚至世界存在的稳定性都成问题。

退回来说，四维空间存在的话，一定是在三维立体空间的基础上实现构成的。也就是说存在时间多重存在现象，也就是所谓“千层饼”状态。换句话说，四维空间更大的可能是多种不同的三维立体空间存在于“千层饼”的时空之中，我们可以理解为一个四维空间就是一个蜂巢，蜂巢壁就是不同时间层的能量壁障，但是这还不是不同时空，而是在一个时空中的空间构成层结构。

众多的层结构整体在一个高等级空间法则约束下构成一个时空宇宙。基于这个立场，我认为我们现在所谓的宇宙概念恐怕是有问题的，首先时空概念和宇宙概念是不是可以并存，如果可以并存，这就意味着我们现在用三维视角去看这个现实的宇宙肯定是不对的，因为我们对法则一无所知，这就等同于我们在地球上还是单细胞生物，凭什么认识地球？还有一个问题，现在所谓的宇宙扩张理论是基于我们所谓三维空间构成法则来说的，所以我们看到的是关于时间效应的宇宙扩张效应。

问题是时间可控的话，宇宙扩张理论自然就不成立了。当然，这就涉及到所谓法则问题，也就是整个四维宇宙构成中超出我们理解的时空概念，宇宙对应的时空和我们看到的空间根本不是一回事。更进一步来说，创造四维时空（从现在开始不能再说空间，而是时空。）的法则约束四维时空，那么更高级的存在是什么呢？国外有说法说什么对于宇宙能量的使用能力标志着这个宇宙的文明等级，我觉得这就是扯蛋，所谓的基础居然是建立在对空间能量的使用？这显然是标准的三维立体空间才有的概念。

所谓文明等级是我们的说法，恐怕应该说生命能量存在的方式和个体生命特征结合才是生命存在的本质。对空间能量的使用……我个人更倾向于称为毁灭空间的方式，这不是生命进化的方式，有点我们认知中毁灭者的意思，也就是说我们地球生命进化到现在，开始走向毁灭一切的方向。在中国古文明传承中的很多说法都表明，每个世界都同时存在毁灭和创造两种力量，这两种力量对抗从来都是这个世界存在意志的具体体现。

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