Ⅰ 2012世界滅亡是真的嗎
這個。。回答:人類能穿過宇宙黑洞嗎
能!穿了你就回不來了!!黑洞密度很大,光也逃脫不了,會發生形變,何況地球上的廢銅爛鐵了!但是你不要太害怕,如果被吸速度超越光速,你可能活著穿越時空!!但也被燒得差不多了(衣服燒沒了都有可能)
2012嘛!我個人希望他是真的,100子很難介紹完整。
首現全球變暖現象跟生物的呼吸作用,人類的碳排放有一定關系,但不是主要的(維基網路已證實某些科學家擅自改變參數)原因是由地球地核中的中微子發生了異變(如電影所說,可能不真實,個人猜測是真的)雖然是不太可能,但不排除這個可能性!地球升溫,自我調節過程中便會釋放出二氧化碳來降溫(初三化學課本里有,二氧化碳可能是「有功之臣」)
地球升溫導致的表面現象我就不用細說了,尤其是可能引起超級火山爆發。。。
至於進入新的四維空間,我可以明確的告訴你:純屬放屁!!
我們能看到的世界,是三維空間(長寬高)加時間,之所以能看到、感受到,跟我們的神經系統有關,這意味著災難後改變的是我們,而不是環境。
三四天沒太陽這不可怕,可怕的是三四天中發生的事,你想:如果2012是真的,政治上就會大混亂!有人或恐怖分子會搗亂,政府垮台(也是他們千辛萬苦出來「辟謠」的原因),人類文明消逝,到退。這也就罷了,數不清的災難,數不清的死亡人數!!
至於人類能否承受,我想有些人能承受,包括環境上和心理上,但至少你我幾乎沒這種好運氣!!!
樓主也大可放心,就算是真的也有那麼多貪官敗類,和你討厭的人、憎恨的人、愛的人一切去那個世界(只是意識上說存在,就像數學中的「虛數」)
該來的,是躲不開的,睜大你的雙眼,你不覺得這個世界早就該消逝了嗎?再好的文明也得滅亡,何況我們正活在這個灰色的世界呢???
今天你看到我的回答,不奢望你能納諫,因為也就管不到一年半的時間,也沒多少用。也希望別把我的話太放在心上,正常的生活,該咋樣咋樣,別因為世界末日干傻事,要不是你就後悔莫及了!但要是確定是末日的話就不是末日了,末日不可能讓你知道的!!
最後一句話:珍惜現在吧!!!
Ⅱ 要四維空間的資料。具體的詳細的,深一點的。
|★最新主要指標★ |08-09-30|08-06-30|08-03-31|07-12-31|07-09-30|
|每股收益(元) |-0.3890 |-0.3700 |0.0040 |0.0200 |0.0160 |
|每股凈資產(元) |1.0900 |1.1100 |1.4000 |1.4700 |1.4000 |
|凈資產收益率(%) |-35.88 |-32.61 |0.27 |0.82 |1.17 |
|總股本(億股) |3.7769 |3.7769 |3.7769 |3.7769 |3.7769 |
|實際流通A股(億股) |2.3298 |2.3298 |2.3298 |1.9690 |1.7214 |
|限售流通A股(億股) |1.4470 |1.4470 |1.4470 |1.8079 |2.0554 |
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|08-09-30 每股資本公積: 0.159 主營收入(萬元): 26106.53同比增 8.98% |
|08-09-30 每股未分利潤:-0.178 凈利潤(萬元): -14710.32同比減-2472.51|
|% |
|★最新公告:11-28日刊登中國銀行江津支行撤訴公告。(詳見後) |
|★最新報道:11-26日"二當家"落定 四維控股(600145)越位整合在即。(詳見後|
|) |
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|★最新分紅擴股和未來事項: |★特別提醒: |
|【分紅】2008中期 中期利潤不 |【業績預告】預計公司2008年度凈利潤將出|
|分配(實施) |現虧損。 |
|【分紅】2007年度 年末利潤不 |(信息來源:2008-10-31 三季報) |
|分配(實施) | |
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【1.最新公告】
2008-11-28刊登中國銀行江津支行撤訴公告
四維控股中國銀行江津支行撤訴公告
重慶四維控股(集團)股份有限公司(簡稱"本公司")在大股東的協助下,就中國銀行江津支行的債務問題已達成妥善解決方案。中國銀行江津支行於2008年10月29日向重慶市第五中級人民法院(簡稱"重慶五中院")提交了撤訴申請,申請撤回對本公司的訴訟請求。2008年11月26日,本公司收到重慶市第五中級人民法院(簡稱"重慶五中院")民事裁定書。重慶五中院以(2008)渝五中民初字第434 號民事裁定書裁定如下:
准許原告中國銀行江津支行撤回對重慶四維控股(集團)股份有限公司、張偉的起訴。案件受理費197,280元,減半收取98,640元,財產保全費5,000元,共計103,640元,由原告中國銀行江津支行負擔。
目前本公司與中國銀行江津支行正在積極協商含蓋本公司所有銀行債務的重組方案。
【2.最新報道】
2008-11-26"二當家"落定 四維控股(600145)越位整合在即
在經過一番「精挑細選」之後,思維控股終於敲定了「二當家」人選。
四維控股今日公告稱,公司第二大股東重慶輕紡控股(集團)公司(重慶輕紡)經多方考察,認為深圳市益峰源實業有限公司(深圳益峰源)符合股份轉讓的受讓條件,確定深圳益峰源為本次股份轉讓的受讓方。根據雙方簽訂的股權轉讓協議,重慶輕紡以每股2.5元的價格將其持有的四維控股7152.3077萬股有限售條件股份(占總股本18.94%)全部轉讓給深圳益峰源,轉讓總金額為17880 .77萬元。本次股份轉讓完成後,深圳益峰源將繼續履行重慶輕紡應履行的股改承諾。
不過,根據重慶輕紡此前對受讓方所列出的條件,深圳益峰源今後對四維控股履行的職責或許不止是履行股改承諾那樣簡單。重慶輕紡在本月11日曾明確提出,除轉讓價格不低於2.50元/股外,受讓方還應為法人企業,設立一年以上,且無重大違法違規行為。同時,受讓方要有明晰的經營發展戰略,具有促進四維控股持續發展和改善治理結構的能力。更為重要的是,重慶輕紡要求受讓方需有對四維控股資產業務的整合方案。
資料顯示,青海中金創業投資有限公司目前以19.38%的持股比例位列四維控股第一大股東,持股比例略多於深圳益峰源的18.94%。業內人士認為,由於前兩大股東所持股份相差不大,要求接手第二大股東股權的潛在重組方整合四維控股,意味著在一定程度上將中金創業進行了邊緣化,四維控股從去年的微利到今年三季度虧損1.47億元,也表明中金創業的建樹不大。
據了解,深圳益峰源成立於2002年8月,注冊資本為12000萬元,該公司經營范圍為計算機產品開發及相關技術服務、投資興辦實業、國內商業、物資供銷業。
【3.最新異動】
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| 異動時間 | 2008-09-03 | 成交量(萬股) | 4293.71|
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| 異動類型 | 累計漲幅達20% |成交金額(萬元)| 13382.06|
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| 買入金額排名前5名營業部 |
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| 營業部名稱 |買入金額(萬元)|賣出金額(萬元)|
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|方正證券有限責任公司上海崑山路證券營業| 228.00| |
|部 | | |
|聯合證券有限責任公司上海夏碧路證券營業| 208.25| |
|部 | | |
|光大證券股份有限公司寧波孝聞街證券營業| 174.99| |
|部 | | |
|上海遠東證券有限公司成都一環路證券營業| 171.02| |
|部 | | |
|中國建銀投資證券有限責任公司福州五一北| 165.81| |
|路證券營業部 | | |
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| 賣出金額排名前5名營業部 |
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| 營業部名稱 |買入金額(萬元)|賣出金額(萬元)|
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|西部證券股份有限公司西安未央路第一證券| | 349.55|
|營業部 | | |
|華龍證券有限責任公司深圳深南大道證券營| | 318.90|
|業部 | | |
|上海證券有限責任公司深圳福虹路證券營業| | 266.34|
|部 | | |
|上海遠東證券有限公司成都一環路證券營業| | 261.16|
|部 | | |
|方正證券有限責任公司上海崑山路證券營業| | 243.63|
|部 | | |
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【4.最新運作】
【公告日期】:2008-11-26 【類別】: 股權轉讓
【簡介】: 重慶四維控股(集團)股份有限公司於2008年11月25日收到第二大股東重慶輕紡控股(集團)公司(簡稱:重慶輕紡)關於簽訂轉讓所持公司國有股份協議的函:重慶輕紡於同日與深圳市益峰源實業有限公司(下稱:深圳益峰源)簽訂了股權轉讓協議,重慶輕紡以每股2.5元的價格將其持有的公司71523077股有限售條件股份(占公司總股本的18.94%)全部轉讓給深圳益峰源,轉讓總金額為人民幣178807692.50元。本次股份轉讓完成後,深圳益峰源繼續履行重慶輕紡應履行的股權分置改革承諾。
目前,重慶輕紡已將本次股份轉讓協議及相關材料上報上級國有資產管理部門審批。
【公告日期】:2008-10-07 【類別】: 收購兼並
【簡介】: 2007年10月17日,重慶四維控股(集團)股份有限公司與中鐵十八局集團有限公司簽訂《青島海協信託投資有限公司股權轉讓協議》,中鐵十八局將其合法持有的青島海協21.45%的股權轉讓給公司,轉讓價款為人民幣67559200元。根據公司與大股東青海中金創業投資有限公司簽訂的《代付股權轉讓款協議》,上述股權轉讓款由青海中金代為支付,公司相應形成對青海中金的負債。本次股權轉讓完成後,公司持有青島海協股權比例將增加為38.1%。
公司將於近日召開董事會審議本次股權轉讓事宜。
公司曾於2007年8月26日受讓了山東海川集團控股有限公司持有的青島海協信託投資有限公司16.65%股權,在本次股權轉讓完成後,公司持有青島海協信託投資有限公司股權比例將增加為38.1%。
2008年8月23日公告,公司與轉讓方根據有關協議內容協商,解除並終止履行2007年8月26日和10月17日簽訂的《海協信託股權轉讓協議》。
現經與股權轉讓有關各方積極協調,截止2008年9月28日,本公司已結清了與上述股權轉讓各方形成的債權債務關系。
【公告日期】:2008-10-07 【類別】: 收購兼並
【簡介】: 公司與山東海川集團控股有限公司(下稱:海川集團)於2007年8月26日簽訂的股權轉讓協議,公司以每股1.6元的價格受讓海川集團合法持有海協信託16.65%的股權,根據海協信託財務報告協商確定本次股權轉讓款合計為人民幣83905280元。目前該財務報告尚在審計中,待完成後,公司將及時召開股東大會審議上述議案。
根據公司與其大股東青海中金創業投資有限公司(下稱:青海中金)簽訂的《代付股權轉讓款協議》,上述股權轉讓款由青海中金代公司支付,在支付後,公司形成對青海中金的負債人民幣83905280元。該筆負債的償還方式由公司與青海中金另行協商解決。本次交易不構成關聯交易。
2008年8月23日公告,公司與轉讓方根據有關協議內容協商,解除並終止履行2007年8月26日和10月17日簽訂的《海協信託股權轉讓協議》。
現經與股權轉讓有關各方積極協調,截止2008年9月28日,本公司已結清了與上述股權轉讓各方形成的債權債務關系。
【公告日期】:2008-07-17 【類別】: 股權轉讓
【簡介】: 重慶四維瓷業(集團)股份有限公司第二大股東重慶輕紡控股(集團)公司(持有公司89403846股有限售條件股份,占公司總股本的23.67%,下稱:重慶輕紡)與深圳市高匯達峰投資有限公司、深圳市紅旗渠實業發展有限公司、深圳市越通恆投資有限公司於2007年4月29日簽署了《公司股權轉讓協議書》,重慶輕紡將所持有的公司股份全部轉讓,其中深圳市高匯達峰投資有限公司、深圳市紅旗渠實業發展有限公司及深圳市越通恆投資有限公司分別受讓17880769股、60794615股及10728462股,受讓股份分別占公司總股本的4.73%、16.1%及2.84%。
擬轉讓股份的轉讓價格為每股6.09元人民幣。
轉讓給深圳市高匯達峰投資有限公司17,880,769股股份已於2007年12月24日完成過戶登記。
因種種原因,重慶輕紡分別轉讓所持有的公司股份60794615股和10728462股(分別占公司總股本的16.1%及2.84%)給深圳市紅旗渠實業發展有限公司和深圳市越通恆投資有限公司的過戶工作未能在國資委關於本次股權轉讓批復的有效期(至2008年6月25日止)內完成。重慶輕紡與上述兩家公司關於本次股權過戶的相關事宜終止。
截止本公告披露日,重慶輕紡持有公司限售流通股71523077股(占公司注冊資本的18.94%),仍為公司第二大股東。
【公告日期】:2008-05-07 【類別】: 對外擔保
【簡介】: 同意公司為控股子公司湖南四維潔具股份有限公司(下稱:四維潔具)向交通銀行湘湖支行申請一年期的2000萬元人民幣流動資金借款提供信用擔保。
截止本公告披露日,公司累計對外擔保總額為800萬元,均為對四維潔具提供的擔保(不含此次擔保)。
【公告日期】:2008-04-30 【類別】: 收購兼並
【簡介】: 2007年11月26日,公司與深圳市旭萊科技開發有限公司簽訂了土地使用權轉讓協議。協議的主要內容為:
深圳市旭萊科技開發有限公司將其擁有的廣東省增城市石灘鎮沙庄街下圍村白茫的25,510.00平方米的土地使用權(產權證號:增國用(1995)字第01251600001號)轉讓給公司。轉讓價款總計人民幣6000萬元。
本協議簽訂後,由公司與深圳市旭萊科技開發有限公司共同選定中介機構對上述土地進行評估,若評估價格低於人民幣6,000萬元,則將轉讓價調整與評估價一致,若評估價高於人民幣6,000萬元,則上述土地仍按人民幣6,000萬元進行轉讓。
【公告日期】:2008-04-30 【類別】: 資產租賃
【簡介】: 公司將擁有的重慶市江津區油溪鎮陶瓷衛浴生產基地(不含浴缸部、紙品部)的有關土地、廠房、生產設備及有關輔助設備租賃給重慶四維衛浴有限公司。其中:土地210,170.06平方米,廠房帳面凈資產74,320,070.53元人民幣,設備及輔助設備的帳面凈資產61,215,714.32元人民幣。
租賃期限為10年,即從2008年6月1日起至2018年5月31日止。
重慶四維衛浴有限公司在租賃期限屆滿前6個月提出,經公司同意後,甲乙雙方將對有關租賃事項重新簽訂租賃協議。在同等承租條件下,重慶四維衛浴有限公司有優先權。
【公告日期】:2008-04-30 【類別】: 對外投資
【簡介】: 公司擬出資1000萬元人民幣成立"重慶四維銷售有限公司"(暫定名,簡稱"該公司")。該公司擬注冊1000萬元人民幣。為本公司一人出資的全資子公司。
【公告日期】:2008-04-02 【類別】: 對外投資
【簡介】: 公司與全資子公司重慶四維創業投資有限公司(下稱:四維創業)合資成立"湖南四維衛浴配套有限公司",新公司注冊資本為5000萬元人民幣(首期注冊資金為1000萬元,其餘4000萬元自其成立之日起兩年內繳齊),公司及四維創業分別出資人民幣4750萬元及250萬元,分別佔新公司注冊資金的95%及5%。
【公告日期】:2008-03-21 【類別】: 銀行授信
【簡介】: 公司擬向重慶銀行菜園壩支行申請3000萬元人民幣融資額度,期限為十二個月。由重慶四維精美龍頭有限公司對公司在該額度內的融資提供擔保。
【公告日期】:2008-01-04 【類別】: 收購兼並
【簡介】: 重慶四維控股(集團)股份有限公司於2007年11月20日與參股子公司重慶超思材料股份有限公司(注冊資本4728.1萬元,公司出資1885萬元,佔39.87%股權,下稱:超思材料)股東海口意遠實業有限公司(下稱:意遠實業)和海南貴和實業發展有限公司(下稱:貴和實業)簽訂了股權轉讓協議。公司受讓意遠實業和貴和實業分別持有的超思材料54.22%、0.71%共54.93%的股權。轉讓總價款為人民幣2050萬元整。受讓上述股權後,公司將持有超思材料94.09%的股權。
超思材料是珠海經濟特區富華集團股份有限公司(股票簡稱:粵富華,股票代碼:000507)的第七大股東,持有粵富華限售流通股330萬股(尚未支付股改對價,在支付股改對價138萬股後,還餘192萬股)。該部分股份初始投資成本399.62萬元,在支付股改對價後可於2007年12月26日上市流通。
本次簽訂的股權轉讓協議尚需公司董事會審議通過後生效。
公司於2007年12月31日以通訊表決的方式召開三屆三十四次董事會,會議審議同意上述股權轉讓。
Ⅲ 深圳市哥登互聯科技有限公司怎麼樣
深圳市哥登互聯科技有限公司是2018-01-15注冊成立的有限責任公司,注冊地址位於深圳市龍華區觀瀾街道觀光路1301號銀星科技大廈7樓A716。
深圳市哥登互聯科技有限公司的統一社會信用代碼/注冊號是91440300MA5EYCP65U,企業法人劉曉航,目前企業處於開業狀態。
深圳市哥登互聯科技有限公司的經營范圍是:一般經營項目是:經營電子商務;電商平台系統的技術開發、技術咨詢;供應鏈解決方案設計;展覽展示策劃、供應鏈管理;電子設備、電線、電纜、線束、連接器領域內的技術開發與銷售;國內貿易,貨物及技術進出口。(法律、行政法規禁止的項目除外;法律、行政法規限制的項目須取得許可後方可經營),許可經營項目是:。
深圳市哥登互聯科技有限公司對外投資1家公司,具有0處分支機構。
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Ⅳ 四維空間
【四維空間概念】
四維空間是一個時空的概念。簡單來說,任何具有四維的空間都可以被稱為「四維空間」。不過,日常生活所提及的「四維空間」,大多數都是指愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的「四維時空」概念。根據愛因斯坦的概念,我們的宇宙是由時間和空間構成。時空的關系,是在空間的架構上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又多了一條時間軸,而這條時間的軸是一條虛數值的軸。
根據愛因斯坦相對論所說:我們生活中所面對的三維空間加上時間構成所謂四維空間。由於我們在地球上所感覺到的時間很慢,所以不會明顯的感覺到四維空間的存在,但一旦登上宇宙飛船或到達宇宙之中,使本身所在參照系的速度開始變快或開始接近光速時,我們能對比的找到時間的變化。如果你在時速接近光速的飛船里航行,你的生命會比在地球上的人要長很多。這里有一種勢場所在,物質的能量會隨著速度的改變而改變。所以時間的變化及對比是以物質的速度為參照系的。這就是時間為什麼是四維空間的要素之一的原因。
[編輯本段]
【解析四維空間】
什麼是四維?現在的說法是三維空間加上時間這一維,構成所謂的四維空間。然而,這種說法是一擊即破的。為什麼?
我們可以從二維來考慮。一個二維生物(如果有的話),他們考慮所謂的三維空間絕對和我們所認識的三維空間不同——它們會把時間作為第三維,因為他們無法感受這一維的存在。同樣,我們現在也走進了這個誤區,把時間算做第四維。可能四維生物看到我們在宣揚這種思想時,也在為我們嘆息。那麼時間算不算一維?在我看來,時間應該算是一維,即在多維生物本身的維度之外再加一維,構成新的N+1維空間,而且這樣也有助於幫我們解決一些問題,也可以使我們對比三維維度更高的空間加深認識。
有一個更新的構想,即所有的維度都是由時間構成,沒有時間,就沒有空間,包括最基本的一維空間。這應該好理解,因為沒有時間,空間本身的存在就沒有任何意義,因為時空本身就是不能分割的整體。那麼,為什麼一種時間可以形成不同的維度空間?這里,我們可以把時間看成是一種可以分解的常量。時間可以分解,這一句話理解起來可能有點困難。但是,只要想通了道理也是很簡單的。要明白這個道理,首先必須了解兩點。第一是時空的不可分性,這一點估計大家都明白,離開了空間談時間,或者離開了時間談空間,都是毫無意義的。第二點是時間的多樣性,這一點了解起來可能有一點麻煩。在日常生活中,我們接觸到的都是時間的合成體,也就是各個分時間有機結合形成的一個總的時間體系。可能你們會覺得我是在狡辯,其實不是。只要你們換一個角度去想,一個結果,可能是幾個不同的原因形成的。就拿運動來說,我們觀察到的一般都是幾個不同運動產生的一種運動的結合體,即合運動。關於時間,我們也可以這樣去想。我們看到的時間結合體,可以是由物體運動的時間,歷史時間(即經歷時間)和其他的一些時間構成。而運動時間,我們又可以看成由上下運動的時間,左右運動的時間和前後運動的時間。當然,劃分方法是多樣的,這就構成了時間的多樣性,至於如何去劃分,這就要由不同的情況而定。一部分時間對應一段空間。在這個不完整的空間里,時間起到了決定性的作用。
我們之所以是三維生物,是以為這個維度的空間里只存在三維的時間。時間的不完整決定了空間的不完整。我們不能認識其他維度的空間,是因為我們不具備在那個空間裡面運動的時間。時間的多樣性決定的空間的多樣性。同時,因為時間的不同分解方式,註定了我們的三維空間也是相對的,它可以被命名為一維,二維,甚至是任意維——完全取決於不同的分解方式。時間是決定維度的關鍵,同時,它也是決定低維物體高維存在方式的關鍵。
讓我們看看科學上的說法:低維是空間上的缺陷,它們不具備在高維世界內運動的空間。關於這一點,有一個疑問,那就是我們怎麼可以發現這個缺陷。我們認為的低維不存在某一個空間長度,是因為我們無法確定它有那一個長度,也就是我們現在用最好的設備也無法觀察到那一個長度差。那麼,將來呢?我們現在無法認證,可能將來會有人證明那個低維物體確實屬於高維。因此,低維與高維並不存在所謂的空間差。那麼,我們如何區別高維與低維?很簡單,用時間。用時間去解釋任何一個維度空間,我們也可以認為,低維之所以比高維低級,是因為它們存在時間上的缺陷,它們無法在時間范疇內感受高維的存在。所以,我們要去了解低維或者高維,先要知道它們存在的時間范圍。高維與低維之間可以實現轉化,道理是很簡單的,只要加入或者去掉一個時間單位就可以了。然而說起來很容易,做起來卻很復雜,我們對時間的概念都是如此模糊,要想在空間范圍類實現時間的轉化就更困難。
對四維空間,一般人可能只是認為在長、寬、高的軸上,再加上一根時間軸,但對於其具體情況,大部分的人仍知之甚少。有一位專家曾打過一個比方:讓我們先假設一些生活在二維空間的扁片人,他們只有平面概念。假如要將一個二維扁片人關起來,只需要用線在他四周畫一個圈即可,這樣一來,在二維空間的范圍內,他無論如何也走不出這個圈。現在我們這些生活在三維空間的人對其進行「干涉」。我們只需從第三個方向(即從表示高度的那跟軸的方向),將二維人從圈中取出,再放回二維空間的其他地方即可。對我們這些三維人而言,四維空間的情況就與上述解釋十分類似。如果我們能克服四維空間,那麼,在瞬間跨越三維空間的距離也不是不可能。
從零維空間到四維空間
——淺談幾何中的純概念研究
(馬利進 隴東學院數學系 甘肅慶陽 745000)
【摘要】
幾何不一定是真實現象的描述,幾何空間和自然空間並不能完全等同看待,純概念的研究幾何的發展是數學界的一個里程碑。從零維空間到三維空間,尤其是從三維空間到四維空間的發展更是幾何學的的一次革命。
【關鍵詞】
零維;一維;二維;三維;四維;n維;幾何元素;點;直線;平面。
【正文】
n維空間概念,在18世紀隨著分析力學的發展而有所前進。在達朗貝爾.歐拉和拉格朗日的著作中無關緊要的出現第四維的概念,達朗貝爾在《網路全書》關於維數的條目中提議把時間想像為第四維。在19世紀高於三維的幾何學還是被拒絕的。麥比烏斯(karl august mobius 1790-1868)在其《重心的計算》中指出,在三維空間中兩個互為鏡像的圖形是不能重疊的,而在四維空間中卻能疊合起來。但後來他又說:這樣的四維空間難於想像,所以疊合是不可能的。這種情況的出現是由於人們把幾何空間與自然空間完全等同看待的結果。以至直到1860年,庫摩爾(ernst eard kummer 1810-1893)還嘲弄四維幾何學。但是,隨著數學家逐漸引進一些沒有或很少有直接物理意義的概念,例如虛數,數學家們才學會了擺脫「數學是真實現象的描述」的觀念,逐漸走上純觀念的研究方式。虛數曾今是很令人費解的,因為它在自然界中沒有實在性。把虛數作為直線上的一個定向距離,把復數當作平面上的一個點或向量,這種解釋為後來的四元素,非歐幾里得幾何學,幾何學中的復元素,n維幾何學以及各種稀奇古怪的函數,超限數等的引進開了先河,擺脫直接為物理學服務這一觀念迎來了n維幾何學。
1844年格拉斯曼在四元數的啟發下,作了更大的推廣,發表《線性擴張》,1862年又將其修訂為《擴張論》。他第一次涉及一般的n維幾何的概念,他在1848年的一篇文章中說:
我的擴張的演算建立了空間理論的抽象基礎,即它脫離了一切空間的直觀,成為一個純粹的數學的科學,只是在對(物理)空間作特殊應用時才構成幾何學。
然而擴張演算中的定理並不單單是把幾何結果翻譯成抽象的語言,它們有非常一般的重要性,因為普通幾何受(物理)空間的限制。格拉斯曼強調,幾何學可以物理應用發展純智力的研究。幾何學從此開始割斷了與物理學的聯系而獨自向前發展。
經過眾多的學者的研究,遂於1850年以後,n維幾何學逐漸被數學界接受。
以上是n維幾何發展的曲折歷程,以下是n維幾何發展的一些具體過程。
首先,我們將點看作零維空間,直線看作一維空間,平面看作二維空間,並觀察以下公設:
屬於一條直線的兩個點確定這條直線。 1.1
屬於一條直線的兩個平面確定這一條直線。(比較這個公設和公設1.1)。 1.2
屬於同一個點的兩條直線也屬於同一個平面。(公設1.2的推論) 1.3
屬於同一個平面的兩條直線,也屬於同一個點。 1.4
可以推斷出:
1. 具有相同維數的兩個空間,在某些條件下,確定另一個高一維的空間。例如:兩個點(我們將它們看作兩個零維空間)確定一條直線(一維空間)。屬於同一個點(規定的條件)的兩條直線(兩個一維空間)也屬於同一個平面(二維空間)。
2. 具有相同維數的兩個空間,在某些條件下,也可以確定一個低一維的空間。例如:兩個平面(兩個二維空間)確定一條屬於它們的直線(一維空間)。屬於同一平面(限定的條件)的兩條直線(兩個一維空間)確定一個點(零維空間)。
3. 結論2沒有包括這一事實,即兩個平面可以確定一個高一維的空間。它只假定它們確定一條直線,這是比平面低一維的空間。這就留下了一個把我們的思想引申到高維空間的缺口。這個缺口的消除可在推論1.3「屬於同一個點的兩條直線也屬於同一個平面」中,用幾何元素直線、平面和三維空間依次的代替幾何元素點、直線和平面來達到。
下面的推論是替換的結果。屬於同一條直線的兩個平面也屬於同一個三維空間。
有了這個新的推論,我們就把與其他幾何元素直接對應的幾何元素——三維空間也包括了。
下一步是把對偶原理應用於這一推理,並從這些新引申的推論中得到一些固有的結論。在對偶原理將通過幾何元素——平面和空間的位置交換而被應用。這時我們得到下述推論:
屬於同一條直線的兩個三維空間也屬於同一個平面。 1.5
從推論1.5我們可以得到下述公設:
屬於一個平面的兩個共存的三維空間確定這一個平面。 1.6
在上述1.5和1.6的基礎上,可以提出下面的看法:
1. 四維空間的幾何條件是很明顯的,因為維數相同的兩個已知空間,只能共存於比它們高一維的空間里。例如:兩條不同的共存直線(一維)位於一個平面內(二維);兩個不同的共存平面(二維)(沿一直線共存)位於一個三維空間里;兩個不同的共存三維空間(沿一個平面共存)位於一個四維空間里。
2. 在幾何上被看作是不屬於同一直線而相交於一點的兩個平面,屬於不同的各別的三維空間。
四維空間的概念也可以通過解析幾何的手段來研究。在那裡我們可以利用代數方程來表示幾何概念。為了利用這個手段進行觀察以導致對四維空間的理解,我們來研究三維空間體系中的三個幾何元素——點、直線和平面的方程。利用笛卡爾系統表示,我們可以寫出:
點的方程:ax + b = 0 (坐標系:直線上的一個點)。
直線的方程:ax + by + c = 0 (坐標系:平面上的兩條正交直線)。
平面的方程:ax + by + cz + d = 0 (坐標系:三維空間的三個互相垂直的平面)。
從上面的研究我們可以看出:
所表示的每一個幾何元素(或空間)的方程中的變數數目,等於這個空間的維數加1。
坐標系中的幾何元素與被表示的幾何空間的幾何元素的維數相同。
在這個坐標系中,幾何元素的數目等於被表示的空間的維數加1。在坐標系中,幾何元素的這個數目是最低要求。
用來表示幾何元素的坐標系,位於比它所含有的幾何元素高一維的空間里。
根據上述觀察,我們可以寫出三維空間的下述方程。應當注意:這個方程有四個變數(x、y、z、u)。
ax + by + cz + + e = 0
現在我們可以斷定:
1. 這個坐標系的幾何元素有三維,即它們是三維空間。
2. 在這個坐標系中有四個三維空間。
3. 這個坐標系位於一個四維空間里。
我們對於四維空間乃至更高空間的研究,不是通過實驗總結的方式,在現實中我們很難發現並推導出它們的一般規律,對於這些問題,我們可以採取一種新的研究方式。即:純概念的研究。通過這種方式,我們可以容易的推導出這些很重要但在現實中不易想像的新內容。
【參考文獻】
【1】. 《四維畫法幾何學》
[美]C.E.S.林德格倫, S.M.斯拉比(著)
謝申(譯), 周積義(校)
清華大學出版社
【2】. 《分形的哲學漫步》
林夏水(等著)
首都師范大學出版社
【3】. 《解析幾何》
(第三版)呂林根, 許子道, 等編
高等教育出版社
【4】. 《數學哲學》
[美]保羅.貝納塞拉夫, [美]希拉里.普特南(編)
商務印書館
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【時空為何是四維的】
正宗的維數研究方法通常離不開人存在原理。譬如講,如果空間是兩維的,則兩維動物則不能正常消化。如果空間是四維以上,則世界就會精彩得多。如果我們是四維空間的動物,則彭加萊關於三維球的猜想則不應該是世紀難題。可惜多餘三維的空間使萬有引力和靜電力隨距離的變化比三維中更劇烈,使得小至原子核的電子,大至太陽系中的行星給到不再穩定,很快就以旋渦的方式向遠處飛離或者撞到中心上。
許多人不能接受人存在原理,認為他和科學傳統相違背。科學的方法是從第一原理出發,把萬物甚至觀察者全推出來。人存在原理卻是從觀察者存在的條件把宇宙推出來,他們正好處與相反的兩極。
霍金認為宇宙的邊界條件是他沒有邊界。用卡魯查-克萊因模型論述,時空本是高維的,而我們之所以感到它是四維的,那是因為額外維都被捲去到我們無法觀察到的小尺寸去,比如普朗克尺度。正如一根頭發的表面雖然是二維的,但是粗看之下,只剩下頭發長度那一維一樣。人們稱感覺到的空間為外空間,覺察不到的為內空間。時間是外空間中的一維。
在用量子宇宙學研究時空維數的濟起源時,必須避免人為的調節卡魯查-克萊因的總維數,以得到需要的外空間維數。因為人為的調節會陷入邏輯循環,這種做法是你想得到多少維的空間都能如願。因此,可用的卡魯查-克萊因模型其總維數必須是由第一原理推出的。十一維的超引力模型便由第一原理推出的。自然界也許存在一種所謂的超對稱。
1980年弗隆德和魯賓發現了一個十一維超引力的非常美麗的宇宙模型,期內空間是七維球,外空間是四維球。但在經典的框架中,人們無法證明不存在具有其他維數的外時空的解。
在量子宇宙學中,瞬子是宇宙創世的籽。瞬子是愛因斯塔方程和其他場方程的解,其中時間和空間坐標不能區分。十一維超引力的創生宇宙的瞬子必須是四維球和七維球空間兩個因子空間的乘積。時間若包圍在四維中,四維時空隨後便展開演化成我們生活中的並感覺到四維的宏觀宇宙,否則外時空便是七維的。
在帶電荷的黑洞創生場景中,宇宙波函數要使用正確的表象,才能算出創生的概率。因為規則瞬子是非常稀罕的,所以研究一般黑洞的創生,必須引進約束引力的概念。找到正確表象不僅對於帶電荷而且對於旋轉黑洞的波函數至關重要。
從同一瞬子出發,在選擇正確的表象後,時間在四維球中的創生概率遠遠大於時間在七維流形中的概率。因此,在量子宇宙學中證明了外時空必須是四維的。
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【物理世界的四維空間】
在數學上有各種多維空間,但目前為止,我們認識的物理世界只是四維,即三維空間加一維時間。現代微觀物理學提到的高維空間是另一層意思,只有數學意義。
四維時空是構成真實世界的最低維度,我們的世界恰好是四維,至於高維真實空間,至少現在我們還無法感知。我在一個帖子上說過一個例子,一把尺子在三維空間里(不含時間)轉動,其長度不變,但旋轉它時,它的各坐標值均發生了變化,且坐標之間是有聯系的。四維時空的意義就是時間是第四維坐標,它與空間坐標是有聯系的,也就是說時空是統一的,不可分割的整體,它們是一種「此消彼長」的關系。
四維時空不僅限於此,由質能關系知,質量和能量實際是一回事,質量(或能量)並不是獨立的,而是與運動狀態相關的,比如速度越大,質量越大。在四維時空里,質量(或能量)實際是四維動量的第四維分量,動量是描述物質運動的量,因此質量與運動狀態有關就是理所當然的了。在四維時空里,動量和能量實現了統一,稱為能量動量四矢。另外在四維時空里還定義了四維速度,四維加速度,四維力,電磁場方程組的四維形式等。值得一提的是,電磁場方程組的四維形式更加完美,完全統一了電和磁,電場和磁場用一個統一的電磁場張量來描述。四維時空的物理定律比三維定律要完美的多,這說明我們的世界的確是四維的。可以說至少它比牛頓力學要完美的多。至少由它的完美性,我們不能對它妄加懷疑。
在狹義相對論中,時間與空間構成了一個不可分割的整體——四維時空,能量與動量也構成了一個不可分割的整體——四維動量。這說明自然界一些看似毫不相乾的量之間可能存在深刻的聯系。在今後論及廣義相對論時我們還會看到,時空與能量動量四矢之間也存在著深刻的聯系。
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【相關事件】
事件一:
1960年,在神秘的百慕大海域也發生一件怪事。 在眾多旁觀者面前,美國的戰斗機被雲吞噬,就此消失。
目擊者之一H.維克多回憶說:「當時我在金德雷空軍基地的人工衛星站工作。那天氣候良好,空中除了一朵雲之外,一片晴朗。
「五架戰斗機從事訓練飛行。包括我在內,很多基地人員都在觀賞天空的情況,五架戰斗機在離海岸800米的上空沖進一朵飄浮的白雲中,拚命伸長脖子望著天空,但是它始終未再出現。
「基地頓時騷動起來。控制塔的指揮自始至終都是目擊者,他也一樣沒有看到任何物體從雲中掉到海上,雷達屏幕上也顯示出本來的五架戰斗機的影子,突然間地消失了一架,立即引起官方注意,而派出搜索隊。
「搜索的范圍是基地的海岸到800公尺外的淺灘。 「找了又找,連一個戰斗機破片也沒有發現。那朵白雲吞噬了一架戰斗機,在不知不覺中消失了……」
事件二:
1968年6月1日又出現了一件古怪的事,那天,在南美洲阿根廷首都布宜諾斯艾利斯郊外,兩輛汽車正在高速公路上行駛。 一輛坐著律師畢特耳夫婦,另一輛載著他們的朋友——哥登夫婦,他們的目的地是150公里外的麥布市。 哥登夫婦一路領先,不久,汽車的暮色中到達麥布市郊,回頭往後一看,畢特耳夫婦的車子不見了,他們還以為律師車子發生了故障,進城後,他倆分頭打電話給沿途的村鎮,又派人沿高速公路搜索。
兩天過後,一無所獲,哥登夫婦只好報警。 就在同一天,哥登接到墨西哥打來的長途電話,說話人竟是畢特耳律師本人。原來他們遇到了一件不可思議的奇事:
當畢特耳夫婦的車子經過雪斯哥姆市後,車子前方突然白霧籠罩,不久,車身全被白霧包圍。畢特耳看錶,時間是午夜12點10分,就在這時,夫婦倆忽然昏迷過去。也不知經過多少時候,他們蘇醒過來,天色已經放亮,車子仍然在高速公路上行駛。 奇怪的是,路上的風光景色,以及行人的穿戴服飾,都和阿根延不同,停車一問,真叫人大吃一驚:原來他們已在墨西哥城了! 阿根延距離墨西哥最少也有6000公里,他們怎麼會把車子從阿根延開到墨西哥的呢?律師先生自己也說不出個頭緒來。
畢特耳夫婦趕快打電話給阿根延駐墨西哥的領事館,要求幫忙,這時,他們兩人的表針都停在12點10吩,而實際上,這天已是6月3日了。 像這種怪事,世界上已發現過多次,所以,引起了許多科學家的注意。
事件三
1934年,在美國菲拉狄爾菲亞港,有一艘滿載官兵的驅逐艦,正啟程遠海駛去。突然,一陣波濤襲來,還沒等司舵把穩方向,轉瞬間,這艘船卻神奇地在弗台尼亞洲東南部的諾福克海港出現了。
艦長、大副、領航、司舵和水手們個個睜大了眼睛,面面相覷,誰也不知道發生了什麼事情,艦長緊蹙雙眉的納悶著菲拉狄爾菲亞港和諾福克港之間距離500多公里,在短促的時間里,怎麼可能由一個港口航行到另一個港口:況且大副、領航、司舵又沒失職,層層控制著這艘船,又怎麼會發生這種不可思議的事情?真是莫名其妙!……
事件四
1956年5月10日,美國西部俄克拉荷馬州一個叫做奧塔斯的城市裡,八歲的小孩吉米正和小夥伴特姆、肯一起玩「捉強盜「的游戲。由吉米爬上附近一家人家的圍牆,抓住從圍牆下通過的肯。正玩在興頭上,吉米忽然大喊一聲:「肯,等一下!」就從圍牆上跳了下來,就在這一霎那間,吉米不見了人影,特姆和肯大吃一驚,急忙喊道:「喂!吉米!」「吉米!你藏到哪兒去啦?快出來!」
兩個孩子聲嘶力竭地呼喚著自己的夥伴,但是聽不到任何迴音,吉米仍然杳無蹤影。人們聽說吉米在兩個同伴眼前突然失蹤,頓時哄動起來。吉米的媽媽急忙和警察局報告,警方以為發生了誘拐兒童的案件,立即出動進行搜查,但是毫無結果。
一個月過去了,有一天,吉米的母親也出乎意料地失蹤了。當時由於沒有人在現場,不知道她失蹤時的情形。但是,連續發生兩起突然失蹤的事件使警方緊張起來,再次進行全面偵查,仍然一無所獲。吉米母子倆為什麼會去向不明,一直無人知曉。
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【科學家的解釋】
科學家認為:地球和某種神秘世界之間,存在著一種不可捉摸的通道。通道的兩邊是兩個不同層次的世界。研究這種現象的人,把藏在通道另一側的神秘世界,稱作「四度空間」。
宇宙是無窮無盡的,在浩瀚無涯的宇宙中,還蘊藏著無數的秘密。科學家們對「四度空間」深入探索將會揭開這「神秘世界」之謎。所謂「四度空間」的奧秘,必定在不久的將來被人類所認識。
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【相關資料】
一維是指一條有原點的直線,如數軸之類,意思是定下原點後,就可以用一個數字表示位置
二維是指一個平面,需要用垂直相交的軸來定位,通過兩個數字表示位置
三維類推就是三個數字啦,就好像立體空間
四維通常指的是在三維立體空間上加上時間軸,用某時間點上的三維數字標志位置狀態,我們應該是在四維空間中的
五維就是動態的空間叫「速度」
六維是因動產生摩擦而生「溫度」
七維是因溫度產生熱至爆炸而生「電」
科學家們認為,三維空間模型已經是非現實的,現在宇宙學家將時間看作第四維,而第五維指的是能量無界限。根據科學家的假設,宇宙是平坦的,而這就有可能作時光旅行。
Ⅳ 4維空間的問題
0維:沒有長寬高,單純的一個點,如奇點。
一維 只有長度
二維 平面世界 只有長寬
三維 長寬高 立體世界 我們肉眼親身感覺到看到的世界 三維空間是點的位置由三個坐標決定的空間。客觀存在的現實空間就是三維空間,具有長、寬、高三種度量。數學、物理等學科中引進的多維空間概念,是在三維空間基礎上所作的科學抽象。
四維 一個時空的概念 日常生活所提及的「四維空間」,大多數都是指阿爾伯特·愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的「四維時空」概念。我們的宇宙是由時間和空間構成。時空的關系,是在空間的架構上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又加了一條時間軸,而這條時間的軸是一條虛數值的軸。根據阿爾伯特·愛因斯坦相對論所說:我們生活中所面對的三維空間加上時間構成所謂四維空間。
科學家們認為,三維空間模型已經是非現實的,現在宇宙學家將時間看作第四維,而第五維指的是能量無界限。根據科學家的假設,宇宙是平坦的,而這就有可能作時光旅行。我們可以想像,一個五維空間的物體,應該是跨越不同時間軸線的。在任意一個時間軸線上我們只能觀察到它的一部分。
六維空間的存在是證實「超弦理論」的主要方面。
七維是因溫度產生熱至爆炸而生「電」
結合起來:
一維是指一條有原點的直線,如數軸之類,意思是定下原點後,就可以用一個數字表示位置
二維是指一個平面,需要用垂直相交的軸來定位,通過兩個數字表示位置
三維類推就是三個數字啦,就好像立體空間
四維通常指的是在三維立體空間上加上時間軸,用某時間點上的三維數字標志位置狀態,我們應該是在四維空間中的
五維就是動態的空間叫「速度」
六維是因動產生磨擦而生「溫度」
七維是因溫度產生熱至爆炸而生「電」
Ⅵ 四維空間
四維空間是指三維空間加時間,三維空間是長寬高
Ⅶ 什麼是四度空間
四度空間就是「四維空間」
四維空間是一個時空的概念。簡單來說,任何具有四維的空間都可以被稱為「四維空間」。不過,日常生活所提及的「四維空間」,大多數都是指愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的「四維時空」概念。根據愛因斯坦的概念,我們的宇宙是由時間和空間構成。時空的關系,是在空間的架構上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又多了一條時間軸,而這條時間的軸是一條虛數值的軸。
四維空間的軸對稱性
對於愛因斯坦的四維空間,人們普遍認為空間有軸對稱性,或是中心對稱。譬如,倘若一個三維空間的人進入四維空間,那麼他也許會被『軸對稱』一下。當然,由於沒有人進入四維空間,所以這只是一個假設。但是關於時間軸的觀點以及時空錯亂瞬間的現象與這是相符的。
【四維空間概念】
根據愛因斯坦相對論所說:我們生活中所面對的三維空間加上時間構成所謂四維空間。由於我們在地球上所感覺到的時間運行很慢,所以不會明顯的感覺到四維空間的存在,但一旦登上宇宙飛船或到達宇宙之中,使本身所在參照系的速度開始變快或開始接近光速時,我們能對比的找到時間的變化。如果你在時速接近光速的飛船里航行,你的生命會比在地球上的人要長很多。並且,鍾在飛行的火箭中變慢也用事實證實了這一點。這里有一種勢場所在,物質的能量會隨著速度的改變而改變。所以時間的變化及對比是以物質的速度為參照系的。這就是時間為什麼是四維空間的要素之一的原因。
【解析四維空間】
什麼是四維?現在的說法是三維空間加上時間這一維,構成所謂的四維空間。然而,這種說法是一擊即破的。為什麼?
我們可以從二維來考慮。一個二維生物(如果有的話),他們考慮所謂的三維空間絕對和我們所認識的三維空間不同——它們會把時間作為第三維,因為他們無法感受這一維的存在。同樣,我們現在也走進了這個誤區,把時間算做第四維。可能四維生物看到我們在宣揚這種思想時,也在為我們嘆息。那麼時間算不算一維?在我看來,時間應該算是一維,即在多維生物本身的維度之外再加一維,構成新的N+1維空間,而且這樣也有助於幫我們解決一些問題,也可以使我們對比三維維度更高的空間加深認識。
有一個更新的構想,即所有的維度都是由時間構成,沒有時間,就沒有空間,包括最基本的一維空間。這應該好理解,因為沒有時間,空間本身的存在就沒有任何意義,因為時空本身就是不能分割的整體。那麼,為什麼一種時間可以形成不同的維度空間?這里,我們可以把時間看成是一種可以分解的常量。時間可以分解,這一句話理解起來可能有點困難。但是,只要想通了道理也是很簡單的。要明白這個道理,首先必須了解兩點。第一是時空的不可分性,這一點估計大家都明白,離開了空間談時間,或者離開了時間談空間,都是毫無意義的。第二點是時間的多樣性,這一點了解起來可能有一點麻煩。在日常生活中,我們接觸到的都是時間的合成體,也就是各個分時間有機結合形成的一個總的時間體系。可能你們會覺得我是在狡辯,其實不是。只要你們換一個角度去想,一個結果,可能是幾個不同的原因形成的。就拿運動來說,我們觀察到的一般都是幾個不同運動產生的一種運動的結合體,即合運動。關於時間,我們也可以這樣去想。我們看到的時間結合體,可以是由物體運動的時間,歷史時間(即經歷時間)和其他的一些時間構成。而運動時間,我們又可以看成由上下運動的時間,左右運動的時間和前後運動的時間。當然,劃分方法是多樣的,這就構成了時間的多樣性,至於如何去劃分,這就要由不同的情況而定。一部分時間對應一段空間。在這個不完整的空間里,時間起到了決定性的作用。
我們之所以是三維生物,是因為這個維度的空間里只存在三維的時間。時間的不完整決定了空間的不完整。我們不能認識其他維度的空間,是因為我們不具備在那個空間裡面運動的時間。時間的多樣性決定的空間的多樣性。同時,因為時間的不同分解方式,註定了我們的三維空間也是相對的,它可以被命名為一維,二維,甚至是任意維——完全取決於不同的分解方式。時間是決定維度的關鍵,同時,它也是決定低維物體高維存在方式的關鍵。
讓我們看看科學上的說法:低維是空間上的缺陷,它們不具備在高維世界內運動的空間。關於這一點,有一個疑問,那就是我們怎麼可以發現這個缺陷。我們認為的低維不存在某一個空間長度,是因為我們無法確定它有那一個長度,也就是我們現在用最好的設備也無法觀察到那一個長度差。那麼,將來呢?我們現在無法認證,可能將來會有人證明那個低維物體確實屬於高維。因此,低維與高維並不存在所謂的空間差。那麼,我們如何區別高維與低維?很簡單,用時間。用時間去解釋任何一個維度空間,我們也可以認為,低維之所以比高維低級,是因為它們存在時間上的缺陷,它們無法在時間范疇內感受高維的存在。所以,我們要去了解低維或者高維,先要知道它們存在的時間范圍。高維與低維之間可以實現轉化,道理是很簡單的,只要加入或者去掉一個時間單位就可以了。然而說起來很容易,做起來卻很復雜,我們對時間的概念都是如此模糊,要想在空間范圍內實現時間的轉化就更困難。
對四維空間,一般人可能只是認為在長、寬、高的軸上,再加上一根時間軸,但對於其具體情況,大部分的人仍知之甚少。有一位專家曾打過一個比方:讓我們先假設一些生活在二維空間的扁片人,他們只有平面概念。假如要將一個二維扁片人關起來,只需要用線在他四周畫一個圈即可,這樣一來,在二維空間的范圍內,他無論如何也走不出這個圈。現在我們這些生活在三維空間的人對其進行「干涉」。我們只需從第三個方向(即從表示高度的那跟軸的方向),將二維人從圈中取出,再放回二維空間的其他地方即可。對我們這些三維人而言,四維空間的情況就與上述解釋十分類似。如果我們能克服四維空間,那麼,在瞬間跨越三維空間的距離也不是不可能。
從零維空間到四維空間
——淺談幾何中的純概念研究
(馬利進 隴東學院數學系 甘肅慶陽 745000)
【摘要】
幾何不一定是真實現象的描述,幾何空間和自然空間並不能完全等同看待,純概念的研究幾何的發展是數學界的一個里程碑。從零維空間到三維空間,尤其是從三維空間到四維空間的發展更是幾何學的的一次革命。
【關鍵詞】
零維;一維;二維;三維;四維;n維;幾何元素;點;直線;平面。
【正文】
n維空間概念,在18世紀隨著分析力學的發展而有所前進。在達朗貝爾.歐拉和拉格朗日的著作中無關緊要的出現第四維的概念,達朗貝爾在《網路全書》關於維數的條目中提議把時間想像為第四維。在19世紀高於三維的幾何學還是被拒絕的。麥比烏斯(karl august mobius 1790-1868)在其《重心的計算》中指出,在三維空間中兩個互為鏡像的圖形是不能重疊的,而在四維空間中卻能疊合起來。但後來他又說:這樣的四維空間難於想像,所以疊合是不可能的。這種情況的出現是由於人們把幾何空間與自然空間完全等同看待的結果。以至直到1860年,庫摩爾(ernst eard kummer 1810-1893)還嘲弄四維幾何學。但是,隨著數學家逐漸引進一些沒有或很少有直接物理意義的概念,例如虛數,數學家們才學會了擺脫「數學是真實現象的描述」的觀念,逐漸走上純觀念的研究方式。虛數曾經是很令人費解的,因為它在自然界中沒有實在性。把虛數作為直線上的一個定向距離,把復數當作平面上的一個點或向量,這種解釋為後來的四元素,非歐幾里得幾何學,幾何學中的復元素,n維幾何學以及各種稀奇古怪的函數,超限數等的引進開了先河,擺脫直接為物理學服務這一觀念迎來了n維幾何學。
1844年格拉斯曼在四元數的啟發下,作了更大的推廣,發表《線性擴張》,1862年又將其修訂為《擴張論》。他第一次涉及一般的n維幾何的概念,他在1848年的一篇文章中說:
我的擴張的演算建立了空間理論的抽象基礎,即它脫離了一切空間的直觀,成為一個純粹的數學的科學,只是在對(物理)空間作特殊應用時才構成幾何學。
然而擴張演算中的定理並不單單是把幾何結果翻譯成抽象的語言,它們有非常一般的重要性,因為普通幾何受(物理)空間的限制。格拉斯曼強調,幾何學可以物理應用發展純智力的研究。幾何學從此開始割斷了與物理學的聯系而獨自向前發展。
經過眾多的學者的研究,遂於1850年以後,n維幾何學逐漸被數學界接受。
以上是n維幾何發展的曲折歷程,以下是n維幾何發展的一些具體過程。
首先,我們將點看作零維空間,直線看作一維空間,平面看作二維空間,並觀察以下公設:
屬於一條直線的兩個點確定這條直線。 1.1
屬於一條直線的兩個平面確定這一條直線。(比較這個公設和公設1.1)。 1.2
屬於同一個點的兩條直線也屬於同一個平面。(公設1.2的推論) 1.3
屬於同一個平面的兩條直線,也屬於同一個點。 1.4
可以推斷出:
1. 具有相同維數的兩個空間,在某些條件下,確定另一個高一維的空間。例如:兩個點(我們將它們看作兩個零維空間)確定一條直線(一維空間)。屬於同一個點(規定的條件)的兩條直線(兩個一維空間)也屬於同一個平面(二維空間)。
2. 具有相同維數的兩個空間,在某些條件下,也可以確定一個低一維的空間。例如:兩個平面(兩個二維空間)確定一條屬於它們的直線(一維空間)。屬於同一平面(限定的條件)的兩條直線(兩個一維空間)確定一個點(零維空間)。
3. 結論2沒有包括這一事實,即兩個平面可以確定一個高一維的空間。它只假定它們確定一條直線,這是比平面低一維的空間。這就留下了一個把我們的思想引申到高維空間的缺口。這個缺口的消除可在推論1.3「屬於同一個點的兩條直線也屬於同一個平面」中,用幾何元素直線、平面和三維空間依次的代替幾何元素點、直線和平面來達到。
下面的推論是替換的結果。屬於同一條直線的兩個平面也屬於同一個三維空間。
有了這個新的推論,我們就把與其他幾何元素直接對應的幾何元素——三維空間也包括了。
下一步是把對偶原理應用於這一推理,並從這些新引申的推論中得到一些固有的結論。在對偶原理將通過幾何元素——平面和空間的位置交換而被應用。這時我們得到下述推論:
屬於同一條直線的兩個三維空間也屬於同一個平面。 1.5
從推論1.5我們可以得到下述公設:
屬於一個平面的兩個共存的三維空間確定這一個平面。 1.6
在上述1.5和1.6的基礎上,可以提出下面的看法:
1. 四維空間的幾何條件是很明顯的,因為維數相同的兩個已知空間,只能共存於比它們高一維的空間里。例如:兩條不同的共存直線(一維)位於一個平面內(二維);兩個不同的共存平面(二維)(沿一直線共存)位於一個三維空間里;兩個不同的共存三維空間(沿一個平面共存)位於一個四維空間里。
2. 在幾何上被看作是不屬於同一直線而相交於一點的兩個平面,屬於不同的各別的三維空間。
四維空間的概念也可以通過解析幾何的手段來研究。在那裡我們可以利用代數方程來表示幾何概念。為了利用這個手段進行觀察以導致對四維空間的理解,我們來研究三維空間體系中的三個幾何元素——點、直線和平面的方程。利用笛卡爾系統表示,我們可以寫出:
點的方程:ax + b = 0 (坐標系:直線上的一個點)。
直線的方程:ax + by + c = 0 (坐標系:平面上的兩條正交直線)。
平面的方程:ax + by + cz + d = 0 (坐標系:三維空間的三個互相垂直的平面)。
從上面的研究我們可以看出:
所表示的每一個幾何元素(或空間)的方程中的變數數目,等於這個空間的維數加1。
坐標系中的幾何元素與被表示的幾何空間的幾何元素的維數相同。
在這個坐標系中,幾何元素的數目等於被表示的空間的維數加1。在坐標系中,幾何元素的這個數目是最低要求。
用來表示幾何元素的坐標系,位於比它所含有的幾何元素高一維的空間里。
根據上述觀察,我們可以寫出三維空間的下述方程。應當注意:這個方程有四個變數(x、y、z、u)。
ax + by + cz + + e = 0
現在我們可以斷定:
1. 這個坐標系的幾何元素有三維,即它們是三維空間。
2. 在這個坐標系中有四個三維空間。
3. 這個坐標系位於一個四維空間里。
我們對於四維空間乃至更高空間的研究,不是通過實驗總結的方式,在現實中我們很難發現並推導出它們的一般規律,對於這些問題,我們可以採取一種新的研究方式。即:純概念的研究。通過這種方式,我們可以容易的推導出這些很重要但在現實中不易想像的新內容。
【參考文獻】
【1】. 《四維畫法幾何學》
[美]C.E.S.林德格倫, S.M.斯拉比(著)
謝申(譯), 周積義(校)
清華大學出版社
【2】. 《分形的哲學漫步》
林夏水(等著)
首都師范大學出版社
【3】. 《解析幾何》
(第三版)呂林根, 許子道, 等編
高等教育出版社
【4】. 《數學哲學》
[美]保羅.貝納塞拉夫, [美]希拉里.普特南(編)
商務印書館
[編輯本段]【時空為何是四維的】
正宗的維數研究方法通常離不開人存在原理。譬如講,如果空間是兩維的,則兩維動物則不能正常消化。如果空間是四維以上,則世界就會精彩得多。如果我們是四維空間的動物,則彭加萊關於三維球的猜想則不應該是世紀難題。可惜多於三維的空間使萬有引力和靜電力隨距離的變化比三維中更劇烈,使得小至原子核的電子,大至太陽系中的行星給到不再穩定,很快就以旋渦的方式向遠處飛離或者撞到中心上。
許多人不能接受人存在原理,認為他和科學傳統相違背。科學的方法是從第一原理出發,把萬物甚至觀察者全推出來。人存在原理卻是從觀察者存在的條件把宇宙推出來,他們正好處與相反的兩極。
霍金認為宇宙的邊界條件是他沒有邊界。用卡魯查-克萊因模型論述,時空本是高維的,而我們之所以感到它是四維的,那是因為額外維都被捲去到我們無法觀察到的小尺寸去,比如普朗克尺度。正如一根頭發的表面雖然是二維的,但是粗看之下,只剩下頭發長度那一維一樣。人們稱感覺到的空間為外空間,覺察不到的為內空間。時間是外空間中的一維。
在用量子宇宙學研究時空維數的濟起源時,必須避免人為的調節卡魯查-克萊因的總維數,以得到需要的外空間維數。因為人為的調節會陷入邏輯循環,這種做法是你想得到多少維的空間都能如願。因此,可用的卡魯查-克萊因模型其總維數必須是由第一原理推出的。十一維的超引力模型便由第一原理推出的。自然界也許存在一種所謂的超對稱。
1980年弗隆德和魯賓發現了一個十一維超引力的非常美麗的宇宙模型,其內空間是七維球,外空間是四維球。但在經典的框架中,人們無法證明不存在具有其他維數的外時空的解。
在量子宇宙學中,瞬子是宇宙創世的籽。瞬子是愛因斯坦方程和其他場方程的解,其中時間和空間坐標不能區分。十一維超引力的創生宇宙的瞬子必須是四維球和七維球空間兩個因子空間的乘積。時間若包圍在四維中,四維時空隨後便展開演化成我們生活中的並感覺到四維的宏觀宇宙,否則外時空便是七維的。
在帶電荷的黑洞創生場景中,宇宙波函數要使用正確的表象,才能算出創生的概率。因為規則瞬子是非常稀罕的,所以研究一般黑洞的創生,必須引進約束引力的概念。找到正確表象不僅對於帶電荷而且對於旋轉黑洞的波函數至關重要。
從同一瞬子出發,在選擇正確的表象後,時間在四維球中的創生概率遠遠大於時間在七維流形中的概率。因此,在量子宇宙學中證明了外時空必須是四維的。
[編輯本段]【物理世界的四維空間】
在數學上有各種多維空間,但目前為止,我們認識的物理世界只是四維,即三維空間加一維時間。現代微觀物理學提到的高維空間是另一層意思,只有數學意義。
四維時空是構成真實世界的最低維度,我們的世界恰好是四維,至於高維真實空間,至少現在我們還無法感知。我在一個帖子上說過一個例子,一把尺子在三維空間里(不含時間)轉動,其長度不變,但旋轉它時,它的各坐標值均發生了變化,且坐標之間是有聯系的。四維時空的意義就是時間是第四維坐標,它與空間坐標是有聯系的,也就是說時空是統一的,不可分割的整體,它們是一種「此消彼長」的關系。
四維時空不僅限於此,由質能關系知,質量和能量實際是一回事,質量(或能量)並不是獨立的,而是與運動狀態相關的,比如速度越大,質量越大。在四維時空里,質量(或能量)實際是四維動量的第四維分量,動量是描述物質運動的量,因此質量與運動狀態有關就是理所當然的了。在四維時空里,動量和能量實現了統一,稱為能量動量四矢。另外在四維時空里還定義了四維速度,四維加速度,四維力,電磁場方程組的四維形式等。值得一提的是,電磁場方程組的四維形式更加完美,完全統一了電和磁,電場和磁場用一個統一的電磁場張量來描述。四維時空的物理定律比三維定律要完美的多,這說明我們的世界的確是四維的。可以說至少它比牛頓力學要完美的多。至少由它的完美性,我們不能對它妄加懷疑。
在狹義相對論中,時間與空間構成了一個不可分割的整體——四維時空,能量與動量也構成了一個不可分割的整體——四維動量。這說明自然界一些看似毫不相乾的量之間可能存在深刻的聯系。在今後論及廣義相對論時我們還會看到,時空與能量動量四矢之間也存在著深刻的聯系。
[編輯本段]【相關事件】
事件一:
1960年,在神秘的百慕大海域也發生一件怪事。 在眾多旁觀者面前,美國的戰斗機被雲吞噬,就此消失。
目擊者之一H·維克多回憶說:「當時我在金德雷空軍基地的人工衛星站工作。那天氣候良好,空中除了一朵雲之外,一片晴朗。
「五架戰斗機從事訓練飛行。包括我在內,很多基地人員都在觀賞天空的情況,五架戰斗機在離海岸800米的上空沖進一朵飄浮的白雲中,拚命伸長脖子望著天空,但是它始終未再出現。
「基地頓時騷動起來。控制塔的指揮自始至終都是目擊者,他也一樣沒有看到任何物體從雲中掉到海上,雷達屏幕上也顯示出本來的五架戰斗機的影子,突然間地消失了一架,立即引起官方注意,而派出搜索隊。
「搜索的范圍是基地的海岸到800公尺外的淺灘。 「找了又找,連一個戰斗機破片也沒有發現。那朵白雲吞噬了一架戰斗機,在不知不覺中消失了……」
事件二:
1968年6月1日又出現了一件古怪的事,那天,在南美洲阿根廷首都布宜諾斯艾利斯郊外,兩輛汽車正在高速公路上行駛。 一輛坐著律師畢特耳夫婦,另一輛載著他們的朋友——哥登夫婦,他們的目的地是150公里外的麥布市。 哥登夫婦一路領先,不久,汽車在暮色中到達麥布市郊,回頭往後一看,畢特耳夫婦的車子不見了,他們還以為律師車子發生了故障,進城後,他倆分頭打電話給沿途的村鎮,又派人沿高速公路搜索。
兩天過後,一無所獲,哥登夫婦只好報警。 就在同一天,哥登接到墨西哥打來的長途電話,說話人竟是畢特耳律師本人。原來他們遇到了一件不可思議的奇事:
當畢特耳夫婦的車子經過雪斯哥姆市後,車子前方突然白霧籠罩,不久,車身全被白霧包圍。畢特耳看錶,時間是午夜12點10分,就在這時,夫婦倆忽然昏迷過去。也不知經過多少時候,他們蘇醒過來,天色已經放亮,車子仍然在高速公路上行駛。 奇怪的是,路上的風光景色,以及行人的穿戴服飾,都和阿根廷不同,停車一問,真叫人大吃一驚:原來他們已在墨西哥城了! 阿根廷距離墨西哥最少也有6000公里,他們怎麼會把車子從阿根廷開到墨西哥的呢?律師先生自己也說不出個頭緒來。
畢特耳夫婦趕快打電話給阿根廷駐墨西哥的領事館,要求幫忙,這時,他們兩人的表針都停在12點10分,而實際上,這天已是6月3日了。 像這種怪事,世界上已發現過多次,所以,引起了許多科學家的注意。
事件三:
1934年,在美國菲拉狄爾菲亞港,有一艘滿載官兵的驅逐艦,正啟程遠海駛去。突然,一陣波濤襲來,還沒等司舵把穩方向,轉瞬間,這艘船卻神奇地在弗台尼亞洲東南部的諾福克海港出現了。
艦長、大副、領航、司舵和水手們個個睜大了眼睛,面面相覷,誰也不知道發生了什麼事情,艦長緊蹙雙眉的納悶著菲拉狄爾菲亞港和諾福克港之間距離500多公里,在短促的時間里,怎麼可能由一個港口航行到另一個港口:況且大副、領航、司舵又沒失職,層層控制著這艘船,又怎麼會發生這種不可思議的事情?真是莫名其妙!……
事件四:
1956年5月10日,美國西部俄克拉荷馬州一個叫做奧塔斯的城市裡,八歲的小孩吉米正和小夥伴特姆、肯一起玩「捉強盜「的游戲。由吉米爬上附近一家人家的圍牆,抓住從圍牆下通過的肯。正玩在興頭上,吉米忽然大喊一聲:「肯,等一下!」就從圍牆上跳了下來,就在這一霎那間,吉米不見了人影,特姆和肯大吃一驚,急忙喊道:「喂!吉米!」「吉米!你藏到哪兒去啦?快出來!」
兩個孩子聲嘶力竭地呼喚著自己的夥伴,但是聽不到任何迴音,吉米仍然杳無蹤影。人們聽說吉米在兩個同伴眼前突然失蹤,頓時轟動起來。吉米的媽媽急忙和警察局報告,警方以為發生了誘拐兒童的案件,立即出動進行搜查,但是毫無結果。
一個月過去了,有一天,吉米的母親也出乎意料地失蹤了。當時由於沒有人在現場,不知道她失蹤時的情形。但是,連續發生兩起突然失蹤的事件使警方緊張起來,再次進行全面偵查,仍然一無所獲。吉米母子倆為什麼會去向不明,一直無人知曉。
[編輯本段]【科學家的解釋】
科學家認為:地球和某種神秘世界之間,存在著一種不可捉摸的通道。通道的兩邊是兩個不同層次的世界。研究這種現象的人,把藏在通道另一側的神秘世界,稱作「四度空間」(四維空間)。
宇宙是無窮無盡的,在浩瀚無涯的宇宙中,還蘊藏著無數的秘密。科學家們對「四度空間」深入探索將會揭開這「神秘世界」之謎。所謂「四度空間」的奧秘,必定在不久的將來被人類所認識。
【多維空間】
如果問一個知道初速和質量的炮彈在空間中的運動軌跡,這沒法回答,因為除了3維空間,還有三個因素,在運動中起主要作用:時間、引力和阻力。這個空間是在地球上還是月球上,運動時間長短,將有不同結論。使得結論比較准確的方法是用6維來描述空間。
同理,溫度、壓力、密度等等,很多因素都可成為影響科學結論的一維來影響空間。則綜合作用下的空間,就是多維空間。而不僅僅限於時間加空間的4維。
現代物理學界公認的理論是八維空間,分為X維(物體的長)、Y維(物體的寬)、Z維(物體的高)、時間維、重力維、電磁力維、萬有引力維、萬有斥力維。這一理論由德國物理學家巴克哈德 海姆於1957年創立。這與我們今天認識的多維空間比較接近了,也是實驗可以證實的,而不是弦理論提出的一些不可證實的空間,但其局限性是顯而易見的,科學又進步了。
Ⅷ 誰能幫忙解釋下什麼是四維空間
【四維空間概念】
四維空間是一個時空的概念。簡單來說,任何具有四維的空間都可以被稱為「四維空間」。不過,日常生活所提及的「四維空間」,大多數都是指愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的「四維時空」概念。根據愛因斯坦的概念,我們的宇宙是由時間和空間構成。時空的關系,是在空間的架構上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又多了一條時間軸,而這條時間的軸是一條虛數值的軸。
根據愛因斯坦相對論所說:我們生活中所面對的三維空間加上時間構成所謂四維空間。由於我們在地球上所感覺到的時間運行很慢,所以不會明顯的感覺到四維空間的存在,但一旦登上宇宙飛船或到達宇宙之中,使本身所在參照系的速度開始變快或開始接近光速時,我們能對比的找到時間的變化。如果你在時速接近光速的飛船里航行,你的生命會比在地球上的人要長很多。這里有一種勢場所在,物質的能量會隨著速度的改變而改變。所以時間的變化及對比是以物質的速度為參照系的。這就是時間為什麼是四維空間的要素之一的原因。
[編輯本段]【解析四維空間】
什麼是四維?現在的說法是三維空間加上時間這一維,構成所謂的四維空間。然而,這種說法是一擊即破的。為什麼?
我們可以從二維來考慮。一個二維生物(如果有的話),他們考慮所謂的三維空間絕對和我們所認識的三維空間不同——它們會把時間作為第三維,因為他們無法感受這一維的存在。同樣,我們現在也走進了這個誤區,把時間算做第四維。可能四維生物看到我們在宣揚這種思想時,也在為我們嘆息。那麼時間算不算一維?在我看來,時間應該算是一維,即在多維生物本身的維度之外再加一維,構成新的N+1維空間,而且這樣也有助於幫我們解決一些問題,也可以使我們對比三維維度更高的空間加深認識。
有一個更新的構想,即所有的維度都是由時間構成,沒有時間,就沒有空間,包括最基本的一維空間。這應該好理解,因為沒有時間,空間本身的存在就沒有任何意義,因為時空本身就是不能分割的整體。那麼,為什麼一種時間可以形成不同的維度空間?這里,我們可以把時間看成是一種可以分解的常量。時間可以分解,這一句話理解起來可能有點困難。但是,只要想通了道理也是很簡單的。要明白這個道理,首先必須了解兩點。第一是時空的不可分性,這一點估計大家都明白,離開了空間談時間,或者離開了時間談空間,都是毫無意義的。第二點是時間的多樣性,這一點了解起來可能有一點麻煩。在日常生活中,我們接觸到的都是時間的合成體,也就是各個分時間有機結合形成的一個總的時間體系。可能你們會覺得我是在狡辯,其實不是。只要你們換一個角度去想,一個結果,可能是幾個不同的原因形成的。就拿運動來說,我們觀察到的一般都是幾個不同運動產生的一種運動的結合體,即合運動。關於時間,我們也可以這樣去想。我們看到的時間結合體,可以是由物體運動的時間,歷史時間(即經歷時間)和其他的一些時間構成。而運動時間,我們又可以看成由上下運動的時間,左右運動的時間和前後運動的時間。當然,劃分方法是多樣的,這就構成了時間的多樣性,至於如何去劃分,這就要由不同的情況而定。一部分時間對應一段空間。在這個不完整的空間里,時間起到了決定性的作用。
我們之所以是三維生物,是以為這個維度的空間里只存在三維的時間。時間的不完整決定了空間的不完整。我們不能認識其他維度的空間,是因為我們不具備在那個空間裡面運動的時間。時間的多樣性決定的空間的多樣性。同時,因為時間的不同分解方式,註定了我們的三維空間也是相對的,它可以被命名為一維,二維,甚至是任意維——完全取決於不同的分解方式。時間是決定維度的關鍵,同時,它也是決定低維物體高維存在方式的關鍵。
讓我們看看科學上的說法:低維是空間上的缺陷,它們不具備在高維世界內運動的空間。關於這一點,有一個疑問,那就是我們怎麼可以發現這個缺陷。我們認為的低維不存在某一個空間長度,是因為我們無法確定它有那一個長度,也就是我們現在用最好的設備也無法觀察到那一個長度差。那麼,將來呢?我們現在無法認證,可能將來會有人證明那個低維物體確實屬於高維。因此,低維與高維並不存在所謂的空間差。那麼,我們如何區別高維與低維?很簡單,用時間。用時間去解釋任何一個維度空間,我們也可以認為,低維之所以比高維低級,是因為它們存在時間上的缺陷,它們無法在時間范疇內感受高維的存在。所以,我們要去了解低維或者高維,先要知道它們存在的時間范圍。高維與低維之間可以實現轉化,道理是很簡單的,只要加入或者去掉一個時間單位就可以了。然而說起來很容易,做起來卻很復雜,我們對時間的概念都是如此模糊,要想在空間范圍內實現時間的轉化就更困難。
對四維空間,一般人可能只是認為在長、寬、高的軸上,再加上一根時間軸,但對於其具體情況,大部分的人仍知之甚少。有一位專家曾打過一個比方:讓我們先假設一些生活在二維空間的扁片人,他們只有平面概念。假如要將一個二維扁片人關起來,只需要用線在他四周畫一個圈即可,這樣一來,在二維空間的范圍內,他無論如何也走不出這個圈。現在我們這些生活在三維空間的人對其進行「干涉」。我們只需從第三個方向(即從表示高度的那跟軸的方向),將二維人從圈中取出,再放回二維空間的其他地方即可。對我們這些三維人而言,四維空間的情況就與上述解釋十分類似。如果我們能克服四維空間,那麼,在瞬間跨越三維空間的距離也不是不可能。
從零維空間到四維空間
——淺談幾何中的純概念研究
(馬利進 隴東學院數學系 甘肅慶陽 745000)
【摘要】
幾何不一定是真實現象的描述,幾何空間和自然空間並不能完全等同看待,純概念的研究幾何的發展是數學界的一個里程碑。從零維空間到三維空間,尤其是從三維空間到四維空間的發展更是幾何學的的一次革命。
【關鍵詞】
零維;一維;二維;三維;四維;n維;幾何元素;點;直線;平面。
【正文】
n維空間概念,在18世紀隨著分析力學的發展而有所前進。在達朗貝爾.歐拉和拉格朗日的著作中無關緊要的出現第四維的概念,達朗貝爾在《網路全書》關於維數的條目中提議把時間想像為第四維。在19世紀高於三維的幾何學還是被拒絕的。麥比烏斯(karl august mobius 1790-1868)在其《重心的計算》中指出,在三維空間中兩個互為鏡像的圖形是不能重疊的,而在四維空間中卻能疊合起來。但後來他又說:這樣的四維空間難於想像,所以疊合是不可能的。這種情況的出現是由於人們把幾何空間與自然空間完全等同看待的結果。以至直到1860年,庫摩爾(ernst eard kummer 1810-1893)還嘲弄四維幾何學。但是,隨著數學家逐漸引進一些沒有或很少有直接物理意義的概念,例如虛數,數學家們才學會了擺脫「數學是真實現象的描述」的觀念,逐漸走上純觀念的研究方式。虛數曾今是很令人費解的,因為它在自然界中沒有實在性。把虛數作為直線上的一個定向距離,把復數當作平面上的一個點或向量,這種解釋為後來的四元素,非歐幾里得幾何學,幾何學中的復元素,n維幾何學以及各種稀奇古怪的函數,超限數等的引進開了先河,擺脫直接為物理學服務這一觀念迎來了n維幾何學。
1844年格拉斯曼在四元數的啟發下,作了更大的推廣,發表《線性擴張》,1862年又將其修訂為《擴張論》。他第一次涉及一般的n維幾何的概念,他在1848年的一篇文章中說:
我的擴張的演算建立了空間理論的抽象基礎,即它脫離了一切空間的直觀,成為一個純粹的數學的科學,只是在對(物理)空間作特殊應用時才構成幾何學。
然而擴張演算中的定理並不單單是把幾何結果翻譯成抽象的語言,它們有非常一般的重要性,因為普通幾何受(物理)空間的限制。格拉斯曼強調,幾何學可以物理應用發展純智力的研究。幾何學從此開始割斷了與物理學的聯系而獨自向前發展。
經過眾多的學者的研究,遂於1850年以後,n維幾何學逐漸被數學界接受。
以上是n維幾何發展的曲折歷程,以下是n維幾何發展的一些具體過程。
首先,我們將點看作零維空間,直線看作一維空間,平面看作二維空間,並觀察以下公設:
屬於一條直線的兩個點確定這條直線。 1.1
屬於一條直線的兩個平面確定這一條直線。(比較這個公設和公設1.1)。 1.2
屬於同一個點的兩條直線也屬於同一個平面。(公設1.2的推論) 1.3
屬於同一個平面的兩條直線,也屬於同一個點。 1.4
可以推斷出:
1. 具有相同維數的兩個空間,在某些條件下,確定另一個高一維的空間。例如:兩個點(我們將它們看作兩個零維空間)確定一條直線(一維空間)。屬於同一個點(規定的條件)的兩條直線(兩個一維空間)也屬於同一個平面(二維空間)。
2. 具有相同維數的兩個空間,在某些條件下,也可以確定一個低一維的空間。例如:兩個平面(兩個二維空間)確定一條屬於它們的直線(一維空間)。屬於同一平面(限定的條件)的兩條直線(兩個一維空間)確定一個點(零維空間)。
3. 結論2沒有包括這一事實,即兩個平面可以確定一個高一維的空間。它只假定它們確定一條直線,這是比平面低一維的空間。這就留下了一個把我們的思想引申到高維空間的缺口。這個缺口的消除可在推論1.3「屬於同一個點的兩條直線也屬於同一個平面」中,用幾何元素直線、平面和三維空間依次的代替幾何元素點、直線和平面來達到。
下面的推論是替換的結果。屬於同一條直線的兩個平面也屬於同一個三維空間。
有了這個新的推論,我們就把與其他幾何元素直接對應的幾何元素——三維空間也包括了。
下一步是把對偶原理應用於這一推理,並從這些新引申的推論中得到一些固有的結論。在對偶原理將通過幾何元素——平面和空間的位置交換而被應用。這時我們得到下述推論:
屬於同一條直線的兩個三維空間也屬於同一個平面。 1.5
從推論1.5我們可以得到下述公設:
屬於一個平面的兩個共存的三維空間確定這一個平面。 1.6
在上述1.5和1.6的基礎上,可以提出下面的看法:
1. 四維空間的幾何條件是很明顯的,因為維數相同的兩個已知空間,只能共存於比它們高一維的空間里。例如:兩條不同的共存直線(一維)位於一個平面內(二維);兩個不同的共存平面(二維)(沿一直線共存)位於一個三維空間里;兩個不同的共存三維空間(沿一個平面共存)位於一個四維空間里。
2. 在幾何上被看作是不屬於同一直線而相交於一點的兩個平面,屬於不同的各別的三維空間。
四維空間的概念也可以通過解析幾何的手段來研究。在那裡我們可以利用代數方程來表示幾何概念。為了利用這個手段進行觀察以導致對四維空間的理解,我們來研究三維空間體系中的三個幾何元素——點、直線和平面的方程。利用笛卡爾系統表示,我們可以寫出:
點的方程:ax + b = 0 (坐標系:直線上的一個點)。
直線的方程:ax + by + c = 0 (坐標系:平面上的兩條正交直線)。
平面的方程:ax + by + cz + d = 0 (坐標系:三維空間的三個互相垂直的平面)。
從上面的研究我們可以看出:
所表示的每一個幾何元素(或空間)的方程中的變數數目,等於這個空間的維數加1。
坐標系中的幾何元素與被表示的幾何空間的幾何元素的維數相同。
在這個坐標系中,幾何元素的數目等於被表示的空間的維數加1。在坐標系中,幾何元素的這個數目是最低要求。
用來表示幾何元素的坐標系,位於比它所含有的幾何元素高一維的空間里。
根據上述觀察,我們可以寫出三維空間的下述方程。應當注意:這個方程有四個變數(x、y、z、u)。
ax + by + cz + + e = 0
現在我們可以斷定:
1. 這個坐標系的幾何元素有三維,即它們是三維空間。
2. 在這個坐標系中有四個三維空間。
3. 這個坐標系位於一個四維空間里。
我們對於四維空間乃至更高空間的研究,不是通過實驗總結的方式,在現實中我們很難發現並推導出它們的一般規律,對於這些問題,我們可以採取一種新的研究方式。即:純概念的研究。通過這種方式,我們可以容易的推導出這些很重要但在現實中不易想像的新內容。
【參考文獻】
【1】. 《四維畫法幾何學》
[美]C.E.S.林德格倫, S.M.斯拉比(著)
謝申(譯), 周積義(校)
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【2】. 《分形的哲學漫步》
林夏水(等著)
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【3】. 《解析幾何》
(第三版)呂林根, 許子道, 等編
高等教育出版社
【4】. 《數學哲學》
[美]保羅.貝納塞拉夫, [美]希拉里.普特南(編)
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[編輯本段]【時空為何是四維的】
正宗的維數研究方法通常離不開人存在原理。譬如講,如果空間是兩維的,則兩維動物則不能正常消化。如果空間是四維以上,則世界就會精彩得多。如果我們是四維空間的動物,則彭加萊關於三維球的猜想則不應該是世紀難題。可惜多餘三維的空間使萬有引力和靜電力隨距離的變化比三維中更劇烈,使得小至原子核的電子,大至太陽系中的行星給到不再穩定,很快就以旋渦的方式向遠處飛離或者撞到中心上。
許多人不能接受人存在原理,認為他和科學傳統相違背。科學的方法是從第一原理出發,把萬物甚至觀察者全推出來。人存在原理卻是從觀察者存在的條件把宇宙推出來,他們正好處與相反的兩極。
霍金認為宇宙的邊界條件是他沒有邊界。用卡魯查-克萊因模型論述,時空本是高維的,而我們之所以感到它是四維的,那是因為額外維都被捲去到我們無法觀察到的小尺寸去,比如普朗克尺度。正如一根頭發的表面雖然是二維的,但是粗看之下,只剩下頭發長度那一維一樣。人們稱感覺到的空間為外空間,覺察不到的為內空間。時間是外空間中的一維。
在用量子宇宙學研究時空維數的濟起源時,必須避免人為的調節卡魯查-克萊因的總維數,以得到需要的外空間維數。因為人為的調節會陷入邏輯循環,這種做法是你想得到多少維的空間都能如願。因此,可用的卡魯查-克萊因模型其總維數必須是由第一原理推出的。十一維的超引力模型便由第一原理推出的。自然界也許存在一種所謂的超對稱。
1980年弗隆德和魯賓發現了一個十一維超引力的非常美麗的宇宙模型,期內空間是七維球,外空間是四維球。但在經典的框架中,人們無法證明不存在具有其他維數的外時空的解。
在量子宇宙學中,瞬子是宇宙創世的籽。瞬子是愛因斯坦方程和其他場方程的解,其中時間和空間坐標不能區分。十一維超引力的創生宇宙的瞬子必須是四維球和七維球空間兩個因子空間的乘積。時間若包圍在四維中,四維時空隨後便展開演化成我們生活中的並感覺到四維的宏觀宇宙,否則外時空便是七維的。
在帶電荷的黑洞創生場景中,宇宙波函數要使用正確的表象,才能算出創生的概率。因為規則瞬子是非常稀罕的,所以研究一般黑洞的創生,必須引進約束引力的概念。找到正確表象不僅對於帶電荷而且對於旋轉黑洞的波函數至關重要。
從同一瞬子出發,在選擇正確的表象後,時間在四維球中的創生概率遠遠大於時間在七維流形中的概率。因此,在量子宇宙學中證明了外時空必須是四維的。
[編輯本段]【物理世界的四維空間】
在數學上有各種多維空間,但目前為止,我們認識的物理世界只是四維,即三維空間加一維時間。現代微觀物理學提到的高維空間是另一層意思,只有數學意義。
四維時空是構成真實世界的最低維度,我們的世界恰好是四維,至於高維真實空間,至少現在我們還無法感知。我在一個帖子上說過一個例子,一把尺子在三維空間里(不含時間)轉動,其長度不變,但旋轉它時,它的各坐標值均發生了變化,且坐標之間是有聯系的。四維時空的意義就是時間是第四維坐標,它與空間坐標是有聯系的,也就是說時空是統一的,不可分割的整體,它們是一種「此消彼長」的關系。
四維時空不僅限於此,由質能關系知,質量和能量實際是一回事,質量(或能量)並不是獨立的,而是與運動狀態相關的,比如速度越大,質量越大。在四維時空里,質量(或能量)實際是四維動量的第四維分量,動量是描述物質運動的量,因此質量與運動狀態有關就是理所當然的了。在四維時空里,動量和能量實現了統一,稱為能量動量四矢。另外在四維時空里還定義了四維速度,四維加速度,四維力,電磁場方程組的四維形式等。值得一提的是,電磁場方程組的四維形式更加完美,完全統一了電和磁,電場和磁場用一個統一的電磁場張量來描述。四維時空的物理定律比三維定律要完美的多,這說明我們的世界的確是四維的。可以說至少它比牛頓力學要完美的多。至少由它的完美性,我們不能對它妄加懷疑。
在狹義相對論中,時間與空間構成了一個不可分割的整體——四維時空,能量與動量也構成了一個不可分割的整體——四維動量。這說明自然界一些看似毫不相乾的量之間可能存在深刻的聯系。在今後論及廣義相對論時我們還會看到,時空與能量動量四矢之間也存在著深刻的聯系。
[編輯本段]【相關事件】
事件一:
1960年,在神秘的百慕大海域也發生一件怪事。 在眾多旁觀者面前,美國的戰斗機被雲吞噬,就此消失。
目擊者之一H·維克多回憶說:「當時我在金德雷空軍基地的人工衛星站工作。那天氣候良好,空中除了一朵雲之外,一片晴朗。
「五架戰斗機從事訓練飛行。包括我在內,很多基地人員都在觀賞天空的情況,五架戰斗機在離海岸800米的上空沖進一朵飄浮的白雲中,拚命伸長脖子望著天空,但是它始終未再出現。
「基地頓時騷動起來。控制塔的指揮自始至終都是目擊者,他也一樣沒有看到任何物體從雲中掉到海上,雷達屏幕上也顯示出本來的五架戰斗機的影子,突然間地消失了一架,立即引起官方注意,而派出搜索隊。
「搜索的范圍是基地的海岸到800公尺外的淺灘。 「找了又找,連一個戰斗機破片也沒有發現。那朵白雲吞噬了一架戰斗機,在不知不覺中消失了……」
事件二:
1968年6月1日又出現了一件古怪的事,那天,在南美洲阿根廷首都布宜諾斯艾利斯郊外,兩輛汽車正在高速公路上行駛。 一輛坐著律師畢特耳夫婦,另一輛載著他們的朋友——哥登夫婦,他們的目的地是150公里外的麥布市。 哥登夫婦一路領先,不久,汽車的暮色中到達麥布市郊,回頭往後一看,畢特耳夫婦的車子不見了,他們還以為律師車子發生了故障,進城後,他倆分頭打電話給沿途的村鎮,又派人沿高速公路搜索。
兩天過後,一無所獲,哥登夫婦只好報警。 就在同一天,哥登接到墨西哥打來的長途電話,說話人竟是畢特耳律師本人。原來他們遇到了一件不可思議的奇事:
當畢特耳夫婦的車子經過雪斯哥姆市後,車子前方突然白霧籠罩,不久,車身全被白霧包圍。畢特耳看錶,時間是午夜12點10分,就在這時,夫婦倆忽然昏迷過去。也不知經過多少時候,他們蘇醒過來,天色已經放亮,車子仍然在高速公路上行駛。 奇怪的是,路上的風光景色,以及行人的穿戴服飾,都和阿根廷不同,停車一問,真叫人大吃一驚:原來他們已在墨西哥城了! 阿根廷距離墨西哥最少也有6000公里,他們怎麼會把車子從阿根廷開到墨西哥的呢?律師先生自己也說不出個頭緒來。
畢特耳夫婦趕快打電話給阿根廷駐墨西哥的領事館,要求幫忙,這時,他們兩人的表針都停在12點10吩,而實際上,這天已是6月3日了。 像這種怪事,世界上已發現過多次,所以,引起了許多科學家的注意。
事件三
1934年,在美國菲拉狄爾菲亞港,有一艘滿載官兵的驅逐艦,正啟程遠海駛去。突然,一陣波濤襲來,還沒等司舵把穩方向,轉瞬間,這艘船卻神奇地在弗台尼亞洲東南部的諾福克海港出現了。
艦長、大副、領航、司舵和水手們個個睜大了眼睛,面面相覷,誰也不知道發生了什麼事情,艦長緊蹙雙眉的納悶著菲拉狄爾菲亞港和諾福克港之間距離500多公里,在短促的時間里,怎麼可能由一個港口航行到另一個港口:況且大副、領航、司舵又沒失職,層層控制著這艘船,又怎麼會發生這種不可思議的事情?真是莫名其妙!……
事件四
1956年5月10日,美國西部俄克拉荷馬州一個叫做奧塔斯的城市裡,八歲的小孩吉米正和小夥伴特姆、肯一起玩「捉強盜「的游戲。由吉米爬上附近一家人家的圍牆,抓住從圍牆下通過的肯。正玩在興頭上,吉米忽然大喊一聲:「肯,等一下!」就從圍牆上跳了下來,就在這一霎那間,吉米不見了人影,特姆和肯大吃一驚,急忙喊道:「喂!吉米!」「吉米!你藏到哪兒去啦?快出來!」
兩個孩子聲嘶力竭地呼喚著自己的夥伴,但是聽不到任何迴音,吉米仍然杳無蹤影。人們聽說吉米在兩個同伴眼前突然失蹤,頓時哄動起來。吉米的媽媽急忙和警察局報告,警方以為發生了誘拐兒童的案件,立即出動進行搜查,但是毫無結果。
一個月過去了,有一天,吉米的母親也出乎意料地失蹤了。當時由於沒有人在現場,不知道她失蹤時的情形。但是,連續發生兩起突然失蹤的事件使警方緊張起來,再次進行全面偵查,仍然一無所獲。吉米母子倆為什麼會去向不明,一直無人知曉。
[編輯本段]【科學家的解釋】
科學家認為:地球和某種神秘世界之間,存在著一種不可捉摸的通道。通道的兩邊是兩個不同層次的世界。研究這種現象的人,把藏在通道另一側的神秘世界,稱作「四度空間」(四維空間)。
宇宙是無窮無盡的,在浩瀚無涯的宇宙中,還蘊藏著無數的秘密。科學家們對「四度空間」深入探索將會揭開這「神秘世界」之謎。所謂「四度空間」的奧秘,必定在不久的將來被人類所認識。
[編輯本段]【相關資料】
一維是指一條有原點的直線,如數軸之類,意思是定下原點後,就可以用一個數字表示位置
二維是指一個平面,需要用垂直相交的軸來定位,通過兩個數字表示位置
三維類推就是三個數字啦,就好像立體空間
四維通常指的是在三維立體空間上加上時間軸,用某時間點上的三維數字標志位置狀態,我們應該是在四維空間中的
五維就是動態的空間叫「速度」
六維是因動產生摩擦而生「溫度」
七維是因溫度產生熱至爆炸而生「電」
科學家們認為,三維空間模型已經是非現實的,現在宇宙學家將時間看作第四維,而第五維指的是能量無界限。根據科學家的假設,宇宙是平坦的,而這就有可能作時光旅行。
【多維空間】
如果問一個知道初速和質量的炮彈在空間中的運動軌跡,這沒法回答,因為除了3維空間,還有兩個因素,在運動中起主要作用:引力和阻力。這個空間是在地球上還是月球上,將有不同結論。使得結論比較准確的方法是用5維來描述空間。
同理,溫度、壓力、密度等等,很多因素都可成為影響科學結論的一維來影響空間。則綜合作用下的空間,就是多維空間。而不僅僅限於時間加空間的4維。
現代物理學界公認的理論是八維空間,分為X維(物體的長)、Y維(物體的寬)、Z維(物體的高)、時間維、重力維、電磁力維、萬有引力維、萬有斥力維。這一理論由德國物理學家巴克哈德 海姆於1957年創立。這與我們今天認識的多維空間比較接近了,也是實驗可以證實的,而不是弦理論提出的一些不可證實的空間,但其局限性是顯而易見的,科學又進步了。
Ⅸ 四維空間,絕頂聰明的進!
先說第一個問題 時間維加在哪
你先想像一下2維世界 比如是在一張紙上吧 生活在這張紙上的二維人看到的同類都是一條線(也就是一維的) 它的移動方向是二維的 但是他沒有辦法理解甚至測量三維世界 因為他不可能沖破紙走到紙外面來 我們生活在三維也是一樣 我們看到的別人是二維的圖像 可以三維移動 但是沒有辦法體會第四維 時間對於我們來說是一個固定的屬性 不能改變的 這就像「厚度」對二維人的意義一樣 他們的厚度是固定的(無窮小) 也就無法體會第三維
因此站在第三維從物理上想像第四維確實是有些困難的 但是從數學上想像則比較容易 三維世界物體的位置可以用(x,y,z)定義 在四維中就是(x,y,z,t)
第二個問題 相對論 首先你必須搞清相對論並沒有說我們真的可以回到過去 只是根據相對論方程 如果運動速度大於光速或者小於0的話才可以回到過去 而至少在目前的物理學來看 超越光速在理論上是不可能的
由於相對論是在相當大的尺度上進行討論 傳統的經典物理學 也就是我們生活中形成的經驗並不適於檢驗相對論
而且現在的量子物理學、弦論等都在對相對論的結論進行修正甚至是挑戰
第三 黑洞沒誰進去過 因為所有進去過的物體都被撕裂為基本粒子 並且沒有信息可以從黑洞逃逸 但是黑洞的存在已經被天文觀測所證實了