講維度空間之前先了解一下維度。 維度,又稱維數(shù),是數(shù)學(xué)中獨(dú)立參數(shù)的數(shù)目。在物理學(xué)和哲學(xué)的領(lǐng)域內(nèi),指獨(dú)立的時(shí)空坐標(biāo)的數(shù)目。 0維是一個(gè)無(wú)限小的點(diǎn),沒(méi)有長(zhǎng)度。1維是一條無(wú)限長(zhǎng)的線,只有長(zhǎng)度。 2維是一個(gè)平面,是由長(zhǎng)度和寬度(或部分曲線)組成面積。 3維是2維加上高度組成體積。 4維分為時(shí)間上和空間上的4維,人們說(shuō)的4維經(jīng)常是指關(guān)于物體在時(shí)間線上的轉(zhuǎn)移。(4維準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)有兩種。1.四維時(shí)空,是指三維空間加一維時(shí)間。2.四維空間,只指四個(gè)維度的空間。) 四維運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了五維。 第六維是指思想,獨(dú)立于常識(shí)中的時(shí)間與空間之外,第六維與時(shí)間性質(zhì)相似,同是超出物理范疇,但又高于時(shí)間的維度。我們這個(gè)所處的宇宙無(wú)法超脫第六維,只在其中運(yùn)行。 空間是由維度組成的,沒(méi)有維度就談不上空間了,宇宙中存在著這樣的區(qū)域,比如黑洞中心巨大的引力把時(shí)空徹底卷曲成了零維,但此時(shí)這個(gè)結(jié)構(gòu)叫做奇點(diǎn),而不叫做空間了。, 接下來(lái)詳細(xì)講講零維空間到十二維空間。 【零維空間】 零維,聽(tīng)起來(lái)數(shù)學(xué)上,一個(gè)零維空間是按以下的不等價(jià)定義之一,維數(shù)為零的拓?fù)淇臻g: 按覆蓋維數(shù)的概念,一個(gè)拓?fù)淇臻g是零維空間,若空間的任何開(kāi)覆蓋,都有一個(gè)加細(xì),使得空間內(nèi)每一點(diǎn),都在這個(gè)加細(xì)的恰好一個(gè)開(kāi)集內(nèi)。 按小歸納維數(shù)的概念,一個(gè)拓?fù)淇臻g是零維空間,若空間有一個(gè)由閉開(kāi)集組成的基。 這兩個(gè)概念對(duì)可分可度量化空間為等價(jià)。 從一個(gè)點(diǎn)開(kāi)始,和我們幾何意義上的點(diǎn)一樣,它沒(méi)有大小、沒(méi)有維度。它只是被想象出來(lái)的、作為標(biāo)志一個(gè)位置的點(diǎn)。它什么也沒(méi)有,空間、時(shí)間通通不存在,這就是零維度。 【一維空間】 一維空間是指只由一條線內(nèi)的點(diǎn)所組成的空間,它只有長(zhǎng)度,沒(méi)有寬度和高度,只能向兩邊無(wú)限延展。一維實(shí)際是指的是一條線,在理解上即為左-右一個(gè)方向(如:時(shí)間)。也可理解為點(diǎn)動(dòng)成線,指沒(méi)有面積與體積的物體。直線上有無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn),實(shí)際上就是一維空間。一維空間里如果有“人”,那他們的形象就是直線上方的一個(gè)點(diǎn)。其實(shí),點(diǎn)也是一維空間,不過(guò)這個(gè)一維空間是無(wú)限小的。 簡(jiǎn)單點(diǎn)來(lái)說(shuō)就是,畫(huà)兩個(gè)點(diǎn),兩點(diǎn)之間連一條線這就是一維空間。它沒(méi)有寬度和深度,只有長(zhǎng)度。 【二維空間】 二維空間是指僅由寬度→水平線和高度→垂直線,在幾何學(xué)中為X軸和Y軸,兩個(gè)要素所組成的平面空間,只在平面延伸擴(kuò)展, 簡(jiǎn)短來(lái)說(shuō)就是兩點(diǎn)之間畫(huà)一條線就是一維空間,那么二維空間就是在一維空間的基礎(chǔ)上再畫(huà)一條線穿過(guò)原先的這條線,這就是二維空間。 二維空間里的物體有寬度和長(zhǎng)度,但是沒(méi)有深度。 【三維空間】 三維空間我們肯定很熟悉了,因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在就生活在三維空間里。 三維空間也叫三度空間是客觀存在的現(xiàn)實(shí)空間,就是三維空間,具有長(zhǎng)、寬、高三種度量。數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科中引進(jìn)的多維空間的概念,是在三維空間的基礎(chǔ)上所做的科學(xué)抽象。 在電磁學(xué)中,電磁場(chǎng)通常被認(rèn)為是由兩件事情組成電場(chǎng)和磁場(chǎng)。 它們皆屬于三維空間中的向量場(chǎng), 把二維空間彎曲就是三維空間,三維空間有長(zhǎng)度,寬度和高度。 【四維空間】 四維空間比三維空間多一維,那就是時(shí)間! 四維空間不同于三維空間,四維空間指的是標(biāo)準(zhǔn)歐幾里得空間,可以拓展到n維。 人類(lèi)作為三維物體可以理解四維時(shí)空,但無(wú)法認(rèn)識(shí)以及存在于四維空間,因?yàn)槿祟?lèi)屬于第三個(gè)空間維度生物。 一個(gè)時(shí)空的概念。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),任何具有四維的空間都可以被稱為“四維空間”。不過(guò),日常生活所提及的“四維空間”,大多數(shù)都是指愛(ài)因斯坦在他的《廣義相對(duì)論》和《狹義相對(duì)論》中提及的“四維時(shí)空”概念。 雖然這個(gè)世界上沒(méi)有人親身感受過(guò)四維世界,但是我們還是可以從零維到三維的遞歸中了解到。 1,低維度對(duì)高維度完全可見(jiàn)。就好像不管1維世界有多少點(diǎn)阻隔,2維世界都能看到。2維世界有多少圈圈住,三維世界都可以看到。 那么一個(gè)人無(wú)論被多少層保險(xiǎn)箱鎖住,在四維世界都可以看到所代表其相應(yīng)的維度視覺(jué)。 2,低維度對(duì)高緯度不可阻擋。1維的點(diǎn)墻,2維的圓環(huán)墻,3維的棺材,在其維度都無(wú)法穿越,但是在高緯度,只要沿著該維度新增的軸向就可以逃脫。 那么一個(gè)人在三維世界中無(wú)論被多少層保險(xiǎn)箱為主,那在四維世界中,只要他沿著新增加的軸向和原有軸向的移動(dòng),就可以離開(kāi)那個(gè)保險(xiǎn)箱。(暫時(shí)不討論四維世界中人類(lèi)的存在形式)。 簡(jiǎn)單點(diǎn)就是,就好像你在三維世界丟了一串鑰匙,你不知道他在床下,抽屜里,還是在柜子里,總之你不知道這串鑰匙在哪。但是在四維世界中你只要一眼就可以看到。 這就是四維空間,它有長(zhǎng)度,寬度,高度,而且最重要的一點(diǎn)就是它還有一維那就是———時(shí)間! 【五維空間】 五維空間是一個(gè)包含五個(gè)維度的空間。 以物理學(xué)的角度來(lái)說(shuō),五維空間的維度比日常生活中所提到的三維空間以及相對(duì)論中的四維空間還要多。 五維空間是一種經(jīng)常在數(shù)學(xué)中出現(xiàn)的抽象概念。在物理學(xué)和數(shù)學(xué)中,N數(shù)字的序列可以理解為表示N維歐幾里得空間中的位置。 在這里我們要明確一點(diǎn),低維度生物不能意識(shí)到高維度空間發(fā)生的事情。我們從出生到現(xiàn)在,都感覺(jué)自己在同一個(gè)空間里。 我們常說(shuō)“隨著時(shí)間的推移”,其實(shí)就是沿著時(shí)間線向前,這條時(shí)間線就是四維空間里的那條線,換句話說(shuō),三維的我們沿著四維空間里的時(shí)間線向前走。 假如我們是四維空間生物,我們就可以看到過(guò)去、現(xiàn)在、將來(lái)各個(gè)時(shí)段的我們自己。 在四維這條時(shí)間線的基礎(chǔ)上,再加一條時(shí)間線和這條時(shí)間線交叉,這就是五維空間。 【六維空間】 六維空間,是指任何擁有六個(gè)維度的空間。六自由度,并且需要六個(gè)數(shù)據(jù)或坐標(biāo)來(lái)指定該空間中的位置。 這些座標(biāo)可以有無(wú)限多種 但最有趣的是更簡(jiǎn)單的模型的一些方面的環(huán)境。 其中最有趣的是六維歐幾里得空間, 在其之中可構(gòu)造出六維多胞形以及五維球面。 六維有限空間以及雙曲空間同時(shí)也被研究,具有恒定的正和負(fù)曲率。 六維向量空間是六維歐幾里得空間的向量。 就像其他的向量如線性,可以像其他維度一樣被減去和縮放。 把五維空間彎曲就是六維空間。 這就是從零維空間到六維空間,七維空間到十二維空間我們下一期再講! |
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