為什麼空間是三維?

時間 2021-05-06 12:47:20

1樓:aqp

個人認為,三維空間的我們,是無法用三維空間的理論和認知認清其他維度的,我們無法感知高維度

三維的我們,限制了我們的存在和意識只能在三維

我感覺高維是存在的,但高維是怎麼觀察我們,高維是怎麼存在,我們三維生物不可能認知的

2樓:王平宇

這是個複雜的問題。一時半會也說不清楚。做簡單化地說明到容易:

一,世界或者存在是兩元的【不論人類怎樣想都一樣】。

二,宇宙不只是人類乙個【時空四維一種】,存在四維【空間四維而非時空聯合四維】,兩度及其它。

三,對應的宇宙中主觀方面會怎樣?即不同的宇宙是否會有不同的主觀或者「生命?"?

四,相關的宇宙內外,意識內外或者人內外的實踐。

五,人擇原理。

六,思想或者觀念認識的問題。

3樓:張祥前

空間三維是指空間中過一點可以作三條相互垂直的直線。

我們所生活的空間是三維的,原因是空間時刻以柱狀螺旋式運動造成的,並且滿足右手螺旋。如果空間時刻以直線運動,空間應該是一維的,如果空間時刻以圓周運動,空間應該是二維的。而空間的運動是旋轉加上旋轉平面垂直方向直線運動【結果是柱狀螺旋式】,所以空間是三維的。

一維決定空間以直線運動,二維決定空間以圓周運動,三維決定空間以柱狀螺旋式運動。

空間的柱狀螺旋式運動的直線部分是光速。

觀察者周圍空間以光速運動給觀察者的感覺就是時間,場是物體周圍空間柱狀螺旋式運動造成的。

4樓:很多很多人

空間為什麼是三維的?熱力學第二定律或許能給出答案環球科學

2023年5月8日 update

5樓:暉眼識豬

三維空間可以表示物質的存在,我們的視覺,感覺並且能感知到,所以我們的世界是三維的。反之我們感受不到,而且超過三維,會很很多不確定性,人體或者現在定義的生物達不到這個維度。

再說下為什麼不是一維,二維,一二維其實都可以理解成三維,其實就是三維,或者用三維來表達。

我們為什麼是被活著?而不是死了,好奇怪

6樓:

這是乙個純粹的物理學問題,離開物理學,是沒有答案的。

首先,我們的世界是三維的,這是乙個觀察到的客觀實際。但是,是否存在二維或者四維空間,需要從物理定律,其實還是使用數學,看看我們這個世界的物理定律是不是可以推廣到三維以外的維度。比如四維空間的萬有引力定律是,但是據說這個公式下行星無法維持穩定的軌道。

很多我們這個空間的物理現象,在四維可能都看不到。甚至最極端的,某些研究可以直接否定四維空間的存在,類似於正多面體就那麼幾種,不是任意多的,可能存在空間的維數,可能只有有限幾種。當然,也可能無限種,或者就是三維空間一種。

這個需要物理學家來給出答案,非常人所能定論的,當然,其實物理學現在也沒有結論。

當然,還有第二個問題,就是如果存在其他維數的宇宙,它能不能和我們的宇宙發生相互作用。如果不能,其實等同於沒有。不過物理學乙個神奇之處就是,凡是數學上可能存在的現象,基本就是真實存在的,現代的粒子物理和最前沿的研究基本都是先有理論,再在實驗上發現,真正的純實驗發現的物理現象可能極少。

比如最近的引力波,都預言多少年了。

然後,量子力學已經把人類帶入到乙個對世界必須重新認識的程度,我們經典的概念基本已經不適用,甚至維度這個概念,真正的含義是什麼,也不是那麼一望即明的。

人們對世界的理解是基於直覺的,但是直覺往往不能描述全部現象,比如相對論、量子學,其實他們本身沒什麼奇怪的,世界原本就是那個樣子的,但是它違反了我們習慣的直覺,所以很多人就很難理解。數學上有乙個概念,函式並不一定有表示式,比如有些物理學的微分方程,是沒有顯式解的,但是方程本身確實描述了真實的物理現象。我覺得微觀世界(開始民科)可能是乙個類似的問題,就是我們非要用巨集觀的空間有上下左右,時間有先後這種直覺去理解微觀世界是不可能的,就像微分方程沒有顯式解,微觀世界也沒有乙個我們經典概念的圖景,沒有任何乙個經典概念可以描述微觀粒子的行為。

甚至包括維度這個概念,可能也不能按照經典的理解直接應用到粒子物理,黑洞這些物體上,所以時空的本質到底是什麼,只有物理學家能夠回答。不過現在還不清楚。

這這個的時候,完全沒看題主的內容,也沒有看其他的回答。現在看了一下,有人提到了弦論,不過,這些東西下結論為時尚早,說的跟真的似的。

7樓:Joker

不邀自來強答。。。

我覺得高維或者低維並不是不能產生生命,不同的維度只是物理規律不太一樣,但還是有可能進化出有它們獨特的形態。

至於為什麼是3?應該是由人類的觀測能力和感知能力決定。

先說感知能力,二維世界為什麼易於想象但四維以上就很難了呢?首先我認為把時間看做一維更多是一種數學形式,物理模型,而不是如同另外三維那樣可以「看」。接著我們可以看到乙個平面,可以藉此聯想神奇的二維世界。

但我們沒見過四維世界,所以很難想象。

於是,感知能力是由觀測能力決定的。比如,我們在有對光速的測量能力之前,會覺得牛頓力學是對的。在有對原子的微觀世界的研究能力之前,各種煉金術橫行。

人類本身不借助儀器,也就只能觀測到三維的世界,漸漸覺得只有三維的世界能存在。

我相信,如果有外星生物,他們的形狀絕對不是兩手兩腳乙個頭。同樣,其他維度的世界裡,會有更奇怪的物質形式,只是我們還沒觀測到而已

8樓:馬致遠

先說是不是,再問為什麼…

細節我也回答不了,但是樓上那些根本沒有從物理學角度回答的啊。

另外再說,三維不是,長度,溫度,數量麼?

題主貼的那個回答,完全是人擇原理。而且也缺乏依據。人擇原理不是科學。

9樓:

人擇原理說成擇人原理更合適吧,空間是先決條件,然後才發生了適合存活在這個空間的生命,若先有生命再造房子,那可是萬惡的西方的唯心主義思想!罪過呀罪過。

以這個空間的生命為標準,現在的科學還不能夠確證低維或高維空間有沒有標準或不標準的生命存在,這個問題和人何去何從是同一類問題,回答只能是猜想咯。

10樓:csxiao

非常有趣的乙個問題

一般說來,物理理論在任何維數都是成立的,沒有一種理論只為某些特定的維數而存在,比如量子力學,廣義相對論,都是這樣的。(雖然物理規律的具體表現會受到時空維數的影響,比如3維空間中牛頓引力與距離的平方成反比,4維空間中與距離的三次方成反比,5維空間中與距離的四次方成反比,等等;又比如,二維空間中存在分數統計,等等)

如果一定要回答為什麼我們的時空一定是1+3維,那麼最常見的做法是採用人擇原理的觀點,那就是,如果時空不是1+3維,那麼很可能這樣的世界不適合生命存在,因此沒有人類或其他智慧型生命來觀察它;我們能看到周圍的世界,能提問,那麼這件事情本身就選擇了這個前提:我們生活在1+3維世界裡。也許,1+3維時空是類似人類的智慧型生命所能產生的最佳(也許是唯一)狀態。

這麼想並非是在逃避問題,它確實有一定的合理性。2023年荷蘭物理學家埃倫費斯特曾經這樣研究過時空維數:n維空間的萬有引力反比與距離的(n-1)次方,根據經典力學的規律我們可以知道,在n>3時,行星繞恆星轉動的軌道式不穩定的(注:

這是經典力學中的Bertrand定理:對所有被束縛的質點,只有當它遵循平方反比或者胡克定律兩種形式的有心力時,才能得到閉合軌道),因此恆星系不能穩定地存在,相應地就很難形成可以產生生命的環境;與此類似,在原子中電子是圍繞帶正電的原子核轉動的,庫侖力與萬有引力類似,因此在高維空間中也沒有穩定的「軌道」,也就是在高維空間中不存在穩定的原子結構。電子會因為輻射而掉進原子核裡面。

原子都不存在了,生命自然也沒辦法存在。

超弦/M理論可能是唯一對時空維數進行限制的物理理論了。為了理論自身的自洽性,不出現反常,要求玻色弦理論中時空是26維的,在超弦理論中時空是10維的(由於其他一些原因,在M理論中要求時空是11維的)。

為解釋為什麼觀測到的時空是1+3維,與理論不吻合,弦理論家們一般是假設其他維數是高度卷起來的,比如,出於對稱性考慮,可以假設這些捲曲的空間有一些特定的性質,比如是卡拉比-丘成桐空間(10維中6維捲曲),或者是G2流形(11維中7維捲曲),做了這些假設後我們能從高維基本理論(弦理論,M理論)計算出低維(1+3)時空中物理量的性質。比如零質量粒子的個數,費公尺子和標量粒子的耦合常數。

那麼,為什麼時空以這樣捲曲———留下三維空間未捲曲,而不是採用其他方式捲曲?這可能與宇宙的歷史有關.

很多人相信,宇宙早期,很可能各個維度都是高度捲曲的高維時空;隨著宇宙的膨脹,能量降低,其中一些維數迅速膨脹,另外一些維數則依然保持捲曲,實際上有人試圖通過直接計算推導出時空為什麼是1+3維的,比如R.H. Brandenberger和C.

Vafa用弦氣體模型計算過(Nucl.Phys.B316:

391,1989),他們認為早期宇宙中的物質是能量很高各種弦,像熾熱的氣體一樣充滿整個空間,只有那些能允許弦相互湮滅的時空維數才有機會膨脹,弦是1維的,兩個弦相互作用發生湮滅的最高空間是3維,因此,擴充套件的空間最大的可能性是3。見

此外還有其他一些模型,比如《NewScientist》, 2009-8-29, pp.34,作者採用隨機矩陣方法計算了時空的維數,他們認為時空並非是乙個均勻的整體,而是由許多極小的片段構成的微元。為此他們把時空分割成一些簡單的單形,這些單形以不同的方式粘和在一起,構成整個完全時空(單形是空間中最簡單的多面體,是平面幾何中三角形這一概念在高維中的自然推廣)。

量子理論告訴我們宇宙的真實形狀應該是所有這些不同的粘和方式的概率疊加,如果加上一些限制條件(比如在這個宇宙中,因果關係要嚴格滿足),可以計算出宇宙的時間是一維的,而空間是精確的三維。

又比如Ruth Durrer的工作

她認為早期宇宙為1+9維的,充滿了各種維數的brane,高維brane相對來說更容易相交和碰撞(比如,在3維空間中2維的面比一維的弦相交的機會多得多),碰撞時發生湮滅,變成引力子,計算表明,只有低於或者等於3維的膜才能夠存在,其中我們就生活在所殘留下來的一種3維膜上,時空維數是1+3維的;

又比如kek一組物理學家用弦論中的IKKT矩陣模型,用計算機模擬計算,結果表明,宇宙從1+9維演化到1+3維的機率最大

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