二維空間的封閉是圓,三維空間的封閉是球,四維空間的封閉是什麼?

時間 2021-05-06 01:23:59

1樓:羊戈-第二

四維封的是概率,本身是1,三維只是其中的一點兒概率。怎麼實現的?是通過粒子。

我們說的的粒子只是''粒子的一部分'',認識上有錯誤。所以會有很多問題,比如量子擦除實驗,雙縫干涉實驗等,不是波粒二象。

而是………另一半測不到。只能測到相應的力。

這就是現實。

四維的入口我們每時每刻都在開啟與閉合。無處不在。無外無內。

關注的人多的話。我再繼續吧,先給有緣人我''看到的''東西。

2樓:宇宙牌香菸

私以為題主的問題描述不大準確。故發表一下自己的愚見,煩請黃先生斧正,指點一二 @Galaxy

首先闡述下自己理解的概念

零維空間是乙個點,零維積分到一維則變成了線。

一維空間(線)的封閉才是圓(此時一維已經成為了二維了,因為一維是沒有圓這個概念的,只有二維平面才有圓)。這裡有乙個重點,此時的圓,在二維空間中是沒有意義的,因為二維空間雖然存在圓,但是二維空間本身無法感知圓,只有在三維空間中才能觀察到圓,此處在下文中有用處)

二維空間(面)的封閉才是球(同理,此時二維已經成了三維了)。

三維空間(線性靜態空間)的封閉私以為應該是乙個扭曲的靜態空間(類似於透鏡的扭曲,參考黑洞的樣子?)好像宇宙就是乙個扭曲的空間,你從原點出發,最終會回到原點,這叫有限而無界(但因為三維空間本身是線性的,封閉的三維空間一定是扭曲的,有扭曲就會有運動這個概念,有運動就會有時間,此時三維空間就會多了一重積分,變成了四維時空了,所以說扭曲的空間應當屬於四維時空,因為它有時間屬性)。

到此為止,你可以把三維空間是為乙個高層面的零維空間,也就是乙個空間點。

而剛才也說了,四維空間就是空間的一重積分,也就是我們所說的時空,或者叫時間線,你看零維的空間點再一次積分到了線,宇宙規則往往就是這麼有規律。同理,五維空間就是時間面(平行宇宙),六維空間則是時間體(此時六維空間包含了所有事件的可能性,它可以理解為平行宇宙的集合,是當前物理法則下的全宇宙)。

此時六維空間又可以視為乙個更高層次的零維空間,那麼七維空間則是牽扯到多重宇宙了,也是一條線,在多重宇宙中,每乙個六維空間的物理法則都不同。至於八維空間,恕在下愚鈍,實在想象不出了。

3樓:渺遠的夸克

雖然無法想象但是四維空間在三維投影一定是個球體,物體略過三維是由小球變大球再變小球。這個球體可大可小。

以下個人民科思想:

如果將空間曲率定義為第四個緯度,當曲率縮小到0時,三維空間為正常,當曲率較小時表現為大球,當曲率變大時表現為小球。

當曲率無窮時坍縮為無限小的球體。

4樓:博銘

我們就生存在四維時空裡,你猜我們用盡任何手段都不能突破什麼?

時間的盡頭

這是乙個連續變化的球狀時空,內部每個點都是中心,它沒有邊界外一說,那是乙個你禁止想象的( ) 。可笑的是括號內我寫什麼都不對,你甚至無法形容這個邊界外,沒有任何詞語能夠描述它,或者壓根沒有它

你說這個四維時空是球,也對。但其真實面貌是個四維泡,沒有內部和外部,只有不斷膨脹的表面,對於我們三維生物來說這就是乙個完整三維空間

5樓:冰夢

在現在已知科學人們把世界分為11各維度(記得沒錯應該就是這)用你的理解方法同理的話二維是乙個圓 ,三維是乙個球,那四維時間就可以看成乙個閉合的時間點或者時間段並且會無限的重複 。 補充一下四維是時間點而時間點又會產生無數個分叉而這應該也就是五維也就是平行宇宙 (以上所說只是根據自己的知識和理解如有不對,勿噴)

6樓:100mg

民科選手強答一波

我們先從一維和二維來說,一條一維線段上的某乙個點是觀察()不到除相鄰點外線段上其他點的,線段之外的二維維度上的乙個點則可以同時觀察到這條線段上的所有點。但它也只能觀察到一維資訊,二維的接收器是輸入一維資訊。

再從二維到三維講,三維維度的乙個點可以同時觀察到乙個二維平面上所有的點。三維的接收器是輸入乙個二維平面,就像我們的眼睛在同一時刻看到的是乙個平面,而乙個封閉圓,就是這個平面有乙個邊界。

那麼在四維維度上的乙個點應該可以同時觀察到乙個三維體的所有點,即你可以同時看到乙個球裡裡外外所有的點,它的接收器輸入是三維體,三維封閉空間球即這個三維體有個邊界。我們平時所說的球其實是在不同位置多角度觀察,根據多個不同平面資訊輸入綜合得到的結果。

所以四維封閉體是什麼,如果從五維觀察,乙個第五維度的點可以同時觀察到乙個四維封閉體內外所有的點。而從第四維上觀察就需要這個四維體在第四維度的不同位置輸入多個不同的三維資訊,綜合得到。反正跟三維生物是沒啥關係的,別說你我了,全宇宙三維智慧型家族都不曉得。

7樓:processing

四維出生->死亡->重生

線的兩頭合起來封閉成○"圓"(五維角度)

可能真的就是所謂的"輪迴"hh

8樓:丶dust

乙個三維球靜止,二維看就是乙個圓,如果動起來經過二維空間的時候是乙個變大變小的圓。

所以四維的球經過三維應該是乙個變大變小的球。

9樓:愛生活呀

乙個最簡單的理解「四維空間」的方法

把時間當做成第四維,想像乙個三維物體在一定時間內的運動這差不多就是第四維了,在多數情況下都很好用。

當然,三維人永遠無法真正地理解四維物體,只能通過性質或類似來理解。

10樓:import 潘多拉

知乎宇宙第一法則:先問是不是。

維度,是乙個數學概念,現實中根本就沒有真實存在的二維空間,所以二維怎麼滴,三維怎麼滴,那麼四維就怎麼滴,這個邏輯本身就不存在的。

或許,根本就沒有四維空間......

11樓:goober

你盯著針尖,想象你的身體開始縮小,站在針尖上想象你的身體繼續縮小,直到鑽進乙個鐵原子

想象你的身體繼續縮小.....

你鑽進了原子核,你鑽進了乙個中子,你看到了乙個宇宙漂浮在你眼前.....

你繼續縮小,鑽進了那個宇宙.....

你鑽進了銀河系,你鑽進了太陽系,你看到了地球.....

你繼續縮小,鑽進了地球大氣層.....

你找到了你的家,看見乙個二傻正在盯著針尖發呆那就是你

12樓:張楠

二維封閉:某點到二維上,每乙個點等距;

三維封閉:某點到三維上,每乙個點等距;

四維封閉:某點到四維上,每乙個點等距。

四維假如指空間三維+時間維,那麼:

一段勻速直線運動的中點,就是乙個四維封閉。

13樓:Gadian

從乙個小白的角度來說, 我認為三維空間是無法封閉的. 因為,只有從高維往低緯看才有''封閉''的概念.

首先,我所認為的0-3維是: 0維是點,1維是線,2維是面,3維是立體.

0維空間: 點本身沒有大小,無法擴張,因此,0維可以認為本身具有封閉屬性.

一維空間: 線是否可以擴張?直觀認知下,線可以無限延長.

那麼,是否有一種形式可以讓1維無法擴張? 答案顯而易見: 首尾相連.

通過高維認知,我們可以讓1維的線無法擴張,即讓其形成乙個圓. 故此,我認為1維的封閉才是圓.

二維空間: 2維是個面,那麼如何封閉乙個面? 類似地, 從更高維(3維)視角來看,一樣簡單. 將'面'首尾相連,即形成球,就可以讓其封閉.

三維空間: 這裡我們卡殼了. 由於我們本身是三維生物, 無法想象高維, 因此我認為我們無法理解如何封閉三維空間.

由此, 我覺得題目無法回答 (狗頭).

14樓:家應(廣三一)

高維能看到比他低維,比如,二維能看到二維和一維,三維人能看到三維和二維和一維。

二維看到的是圓,在一維眼裡只能看到線;

三維看到的是球,而二維看到的是圓;

我覺得四維能透視,能一眼就看到整個球,包括球的背面啥的,,純個人見解,不喜勿噴。

15樓:yinset

這道題需要拓撲學的知識才能回答!拓撲學(topology),是研究幾何圖形或空間在連續改變形狀後還能保持不變的一些性質的學科。它只考慮物體間的位置關係而不考慮它們的形狀和大小。

比如正方形、三角形、五邊形和圓在拓撲學上都是等價的,因為它們都可以通過連續變化(拉伸或彎曲但是不能撕裂或粘合)變成圓。

不過由於題主使用的是日常生活裡的自然語言,自然語言的模糊性導致這個問題有不同的答案。題主使用了"封閉"一詞,如果''封閉"指的是n維空間裡的某個區域有邊界的話?那麼其實我們並不能保證邊界同胚(拓撲學意義上的等價)於球面 。

比如下面的圖里的球面和環麵所圍的三維空間區域都是有限的,但是它們的邊界乙個是球面 ,另乙個是環麵 ,顯然兩者是不同的。

我們藉著球面 和環麵 來聊一聊它們在拓撲學上的區別。首先不管是球面 也好,還是環麵 也好,它們上面都是連續的,沒有洞存在,就像是氣球表面一樣,沒有漏氣。我們可以用一根繩子套在球面 ,不管怎麼拉,繩子都是可以拉的回來的。

環麵 則不一樣,繞著環麵的任意乙個圓方向,我們無法收回繩子。最後球面 上雖然沒有洞,但是球面 圍住的區域是個三維空間裡的洞,我們可以用一塊柔軟的布包裹住籃球,你並不能把布拉平,因為籃球是個障礙。拓撲學裡有兩種方式來描述空間裡的洞即障礙,一種是同倫,另外一種是同調。

我們剛才描述的拉繩子的方法屬於同倫。但是其實同調更方便一些!

什麼是同調呢?相信大家都在中學學到過尤拉公式 (不是更著名的 )。V是多面體的頂點數,E是多面體的邊數,F是多面體的面數。

多面體看上去有稜有尖,不過如果多面體是橡皮泥做的,我們可以把它搓成圓球,那麼我們可以說多面體同胚(拓撲學上的等價)於球。球的尤拉數 。同調方法就是我們可以把球面剖分成一小塊一小塊的三角形圍成的面(單形)。

這些單形都是有方向的,可以定義加減法。單形的邊界也是次一級的單形的組合,單形的邊界的邊界也是更次一級的單形的組合。相信很多人快要感受到了套娃的力量。

任何單形的組合都抗不過兩次套娃的力量即 。尤拉公式可以表示為 , ,k維同調群的維度。

不同維度的單形,點是零維單形,有向線段是一維單形,三角形圍成的區域是二維單形,方向可以選逆時針方向,立方體是三維單形。

單形對映到流形上

單形的邊界,逆時針方向是正向

二維單形邊界的方向

我並不打算教人怎麼計算奇異同調群。而只是告訴大家一些結果。貝蒂數 即k維同調群的維度可以告訴我們是否有k+1維的空腔存在。

比如球面 包圍了乙個三維的空腔,所以 。球面的尤拉數 。對於高維的球面 與 類似,圍住了n+1維的空腔, ,尤拉數 。

n為奇數, ;n為偶數的話, 。環麵 同樣圍住了三維的空腔,所以 。環麵還有兩條閉的1維鏈(下圖的A和B),尤拉數 。

環麵實際上將上圖的兩條對邊貼上而成的

任何的二維可定向閉曲面 ,它的尤拉數 。任何二維的可定向閉曲面可以由球面 新增g個曲柄形成。看下圖

可能會有人想,你上面舉的例子裡被環麵所包圍的有限區域其實可以由更大的球面所包圍。那麼是否存在不能被球面圍住的情形呢?實際上在四維歐式空間 就存在這樣的例子。

可能在大家的印象中歐式空間是比較簡單的空間,比較好想象。比如,一維的歐式空間 上的閉區間 ,可以用兩個點-1和1來封閉它。二維的歐式空間 的圓盤 有乙個圓 來封閉它。

三維的球體 有二維球面 來封閉。四維的超球體 可以由3球 來封閉。我們還可以繼續玩下去……

拓撲上和圓盤 同胚的區域,它的邊界都同胚於 。那麼我們上面所說的四維歐式空間 存在反常的情況是怎麼一回事呢?在四維,除了標準的歐式空間 之外,還存在著怪異的 。

怪異 有一種型別叫做small exotic 直譯為小的怪異 。其中的small是因為這種 可以光滑的嵌入到標準 裡去成為標準 的開集。有乙個光滑的嵌入 , 是標準 上的開集,像 的邊界 。

有意思的是怪異 上存在緊的子集 , 的每個開鄰域 的邊界 ,也就是說緊子集 的每個開鄰域都不能被光滑嵌入的3球 包圍。這算是乙個不太好理解的反例!

在拓撲學裡,4維是個獨特的維度。在小於4維的流形上,拓撲和微分拓撲是重合的。也就是說小於4維的歐式空間只有一種微分結構。

從4維開始,拓撲和微分拓撲不再一致,可能會出現怪異的微分結構,最有名的是7維怪球。不過大於4維的歐式空間 仍然只有一種微分結構。唯獨4維的歐式空間存在無數多個微分結構,我們上面舉的small exotic 只是其中的一類。

最後回答一下題主問的我們的宇宙是否可以是四維空間的封閉這個問題。宇宙在大尺度上(超過100M秒差距,相當於3億光年以上)的空間幾何是均勻和各項同性的,空間幾何只能取3種常曲率幾何,即上面提到的3球 、3維的歐式空間 、3維的雙曲空間 。見下圖

其中,有限無邊的3球 是四維標準歐式空間 裡開球 的邊界。3球 在四維歐式空間 裡面的笛卡爾座標系的方程是 , 是宇宙半徑。宇宙的四維幾何的度規是 。

宇宙的演化方程是 , 。

上面所講的我們宇宙的空間幾何可以是四維空間的超球體的邊界,那麼我們的四維時空能不能是高維的時空的邊界呢?理論物理學家麗莎.蘭道爾提出了乙個宇宙學模型,在這個模型裡,我們的宇宙處於一張3維的膜上(膜有三個空間維度再加上時間維度膜的時空幾何就是四維)。

這張膜處於五維的反德西特時空中超體的邊界。蘭道爾的模型假設我們宇宙裡的所有物質被禁錮在一張膜上,在這張膜以外的五維反德西特時空的超體裡還存在另外一張膜。五維度規的四維分量依賴於第五維的座標,將額外維的座標標記為 。

兩張膜分別位於0和 處。膜上的度規就是相應的五維度規的四維分量,即 , ,其中 是五維超體的度規, 是通常的四維座標。

蘭道爾模型的作用量是 。

裡面的 是超體的引力作用量, 、 是兩張膜上的作用量,M是五維的蒲朗克能量, 和 兩個常數是兩張膜上真空的能量。由上面的作用量可以匯出五維的Einstein方程,如下

在保留膜上即沿 上龐加萊不變性的基礎之上,可以求得下面的形式解

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