空间如何划分维度?
一、从定义区分:
1、二维空间的定义:二维空间是指仅由长度和宽度(在几何学中为X轴和Y轴)两个要素所组成的平面空间,只向所在平面延伸扩展。
2、三维空间的定义:三维空间,日常生活中可指由长、宽、高三个维度所构成的空间。
3、四维空间的定义:四维空间指的是标准欧几里得空间,可以拓展到n维。
4、五维空间的定义:五维空间即时间、空间层次的统一。
二、从属性区分:
1、二维空间的属性:既有长度又有宽度。
2、三维空间的属性:有长度、宽度和高度。
3、四维空间的属性:三个空间维度和一个时间维度。
4、五维空间的属性:空间和时间各为横轴和纵轴,再加上速度为竖轴。
空间相关资料:
1、空间基本信息
空间是与时间相对的一种物质客观存在形式,由长度、宽度、高度、大小表现出来。通常指四方上下。
空间有宇宙空间、网络空间、思想空间、数字空间、物理空间等等,都属空间的范畴。
地理学与天文学中指地球表面的一部分,有绝对空间与相对空间之分。
空间由不同的线组成,线组成不同形状,线内便是空间。
空间是一个相对概念,构成了事物的抽象概念,事物的抽象概念是参照于空间存在的。
2、维空间基本信息
一维空间是指只有一条线内的点所组成的空间,它只有长度,没有宽度和高度,只能向两边无限延展。一维实际是指的是一条线,也可理解为点动成线,指没有面积与体积的物体。
3、二维空间基本信息
二维空间是指仅由长度和宽度(在几何学中为X轴和Y轴)两个要素所组成的平面空间,只向所在平面延伸扩展。
二维空间同时也是美术上的一个术语,例如绘画便是要将三维空间(三度空间)的事物,用二度空间来展现。
4、三维空间基本信息
三维空间,也称为三次元、3D,日常生活中可指由长、宽、高三个维度所构成的空间。
而且日常生活中使用的“三维空间”一词,常常是指三维的欧几里德空间。
5、四维空间基本信息
四维空间不同于三维空间,四维空间指的是标准欧几里得空间,可以拓展到n维;四维时空指的是闵可夫斯基空间概念的一种误解。
人类作为三维物体可以理解四维时空(三个空间维度和一个时间维度)但无法认识以及存在于四维空间,因为人类属于第三个空间维度生物。
通常所说时间是第四维即四维时空下的时间维度。四维空间的第四维指与x,y,z同一性质的空间维度。然而四维时空并不是标准欧几里得空间,时间的本质是描述运动的快慢。
6、五维空间基本信息
时间层次和传统三维空间统一的空间。
与传统物理学三维空间观、爱因斯坦相对论四维空间观相对而言的新的空间观,是空间观发展的最新成果,也是前者发展的必然结果。
四维就是四个有联系的抽象概念组成的,第四个抽象概念是实时间,第四联系值为速度,而五维是由五个有联系的抽象概念组成的,第五个抽象概念是曲率。
四维空间是一个时空的概念。
简单来说,任何具有四维的空间都可以被称为“四维空间”。
不过,日常生活所提及的“四维空间”,大多数都是指爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念。
根据爱因斯坦的概念,我们的宇宙是由时间和空间构成。
时空的关系,是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又多了一条时间轴,而这条时间的轴是一条虚数值的轴。
根据爱因斯坦相对论所说:我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓四维空间。
由于我们在地球上所感觉到的时间很慢,所以不会明显的感觉到四维空间的存在,但一旦登上宇宙飞船或到达宇宙之中,使本身所在参照系的速度开始变快或开始接近光速时,我们能对比的找到时间的变化。
如果你在时速接近光速的飞船里航行,你的生命会比在地球上的人要长很多。
这里有一种势场所在,物质的能量会随着速度的改变而改变。
所以时间的变化及对比是以物质的速度为参照系的。
这就是时间为什么是四维空间的要素之一的原因。
什么是四维?现在的说法是三维空间加上时间这一维,构成所谓的四维空间。
然而,这种说法是一击即破的。
为什么?
我们可以从二维来考虑。
一个二维生物(如果有的话),他们考虑所谓的三维空间绝对和我们所认识的三维空间不同——它们会把时间作为第三维,因为他们无法感受这一维的存在。
同样,我们现在也走进了这个误区,把时间算做第四维。
可能四维生物看到我们在宣扬这种思想时,也在为我们叹息。
那么时间算不算一维?在我看来,时间应该算是一维,即在多维生物本身的维度之外再加一维,构成新的N+1维空间,而且这样也有助于帮我们解决一些问题,也可以使我们对比三维维度更高的空间加深认识。
有一个更新的构想,即所有的维度都是由时间构成,没有时间,就没有空间,包括最基本的一维空间。
这应该好理解,因为没有时间,空间本身的存在就没有任何意义,因为时空本身就是不能分割的整体。
那么,为什么一种时间可以形成不同的维度空间?这里,我们可以把时间看成是一种可以分解的常量。
时间可以分解,这一句话理解起来可能有点困难。
但是,只要想通了道理也是很简单的。
要明白这个道理,首先必须了解两点。
第一是时空的不可分性,这一点估计大家都明白,离开了空间谈时间,或者离开了时间谈空间,都是毫无意义的。
第二点是时间的多样性,这一点了解起来可能有一点麻烦。
在日常生活中,我们接触到的都是时间的合成体,也就是各个分时间有机结合形成的一个总的时间体系。
可能你们会觉得我是在狡辩,其实不是。
只要你们换一个角度去想,一个结果,可能是几个不同的原因形成的。
就拿运动来说,我们观察到的一般都是几个不同运动产生的一种运动的结合体,即合运动。
关于时间,我们也可以这样去想。
我们看到的时间结合体,可以是由物体运动的时间,历史时间(即经历时间)和其他的一些时间构成。
而运动时间,我们又可以看成由上下运动的时间,左右运动的时间和前后运动的时间。
当然,划分方法是多样的,这就构成了时间的多样性,至于如何去划分,这就要由不同的情况而定。
一部分时间对应一段空间。
在这个不完整的空间里,时间起到了决定性的作用。
我们之所以是三维生物,是以为这个维度的空间里只存在三维的时间。
时间的不完整决定了空间的不完整。
我们不能认识其他维度的空间,是因为我们不具备在那个空间里面运动的时间。
时间的多样性决定的空间的多样性。
同时,因为时间的不同分解方式,注定了我们的三维空间也是相对的,它可以被命名为一维,二维,甚至是任意维——完全取决于不同的分解方式。
时间是决定维度的关键,同时,它也是决定低维物体高维存在方式的关键。
让我们看看科学上的说法:低维是空间上的缺陷,它们不具备在高维世界内运动的空间。
关于这一点,有一个疑问,那就是我们怎么可以发现这个缺陷。
我们认为的低维不存在某一个空间长度,是因为我们无法确定它有那一个长度,也就是我们现在用最好的设备也无法观察到那一个长度差。
那么,将来呢?我们现在无法认证,可能将来会有人证明那个低维物体确实属于高维。
因此,低维与高维并不存在所谓的空间差。
那么,我们如何区别高维与低维?
对四维空间,一般人可能只是认为在长、宽、高的轴上,再加上一根时间轴,但对于其具体情况,大部分的人仍知之甚少。
有一位专家曾打过一个比方:让我们先假设一些生活在二维空间的扁片人,他们只有平面概念。
假如要将一个二维扁片人关起来,只需要用线在他四周画一个圈即可,这样一来,在二维空间的范围内,他无论如何也走不出这个圈。
现在我们这些生活在三维空间的人对其进行“干涉”。
我们只需从第三个方向(即从表示高度的那跟轴的方向),将二维人从圈中取出,再放回二维空间的其他地方即可。
对我们这些三维人而言,四维空间的情况就与上述解释十分类似。
如果我们能克服四维空间,那么,在瞬间跨越三维空间的距离也不是不可能。
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