请问四维空间指的是哪些?

请问四维空间指的是哪些?
请问四维空间指的是哪些?

请问四维空间指的是哪些?
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、高三条轴外又加了一条时间轴,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.
【解析四维空间】
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的三维空间不同——他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：低维是空间上读缺陷,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?很简单,用时间.用时间去解释任何一个纬度空间,我们也可以认为,低维之所以比高维低级,是因为它们存在时间上的缺陷,它们无法在时间范畴内感受高维的存在.所以,我们要去了解低维或者高维,先要知道它们存在的时间范围.高维与低维之间可以实现转化,道理是很简单的,只要加入或者去掉一个时间单位就可以了.然而说起来很容易,做起来却很复杂,我们对时间的概念都是如此模糊,要想在空间范围类实现时间的转化就更困难.
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,只消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.
【物理世界的四维空间】
在数学上有各种多维空间,但目前为止,我们认识的物理世界只是四维,即三维空间加一维时间.现代微观物理学提到的高维空间是另一层意思,只有数学意义.
四维时空是构成真实世界的最低维度,我们的世界恰好是四维,至于高维真实空间,至少现在我们还无法感知.我在一个帖子上说过一个例子,一把尺子在三维空间里（不含时间）转动,其长度不变,但旋转它时,它的各坐标值均发生了变化,且坐标之间是有联系的.四维时空的意义就是时间是第四维坐标,它与空间坐标是有联系的,也就是说时空是统一的,不可分割的整体,它们是一种“此消彼长”的关系.
四维时空不仅限于此,由质能关系知,质量和能量实际是一回事,质量（或能量）并不是独立的,而是与运动状态相关的,比如速度越大,质量越大.在四维时空里,质量（或能量）实际是四维动量的第四维分量,动量是描述物质运动的量,因此质量与运动状态有关就是理所当然的了.在四维时空里,动量和能量实现了统一,称为能量动量四矢.另外在四维时空里还定义了四维速度,四维加速度,四维力,电磁场方程组的四维形式等.值得一提的是,电磁场方程组的四维形式更加完美,完全统一了电和磁,电场和磁场用一个统一的电磁场张量来描述.四维时空的物理定律比三维定律要完美的多,这说明我们的世界的确是四维的.可以说至少它比牛顿力学要完美的多.至少由它的完美性,我们不能对它妄加怀疑.
在狭义相对论中,时间与空间构成了一个不可分割的整体——四维时空,能量与动量也构成了一个不可分割的整体——四维动量.这说明自然界一些看似毫不相干的量之间可能存在深刻的联系.在今后论及广义相对论时我们还会看到,时空与能量动量四矢之间也存在着深刻的联系