四维空间和三维空间有什么区别?

作者:  艺术剪     2022-05-22

这个问题挺有意思,也很烧脑,作为一名崇尚科学的人和科普爱好者,我尝试回答一下,不对之处的请专家人士指正。本回答解答了三维和四维空间的不同,同时还顺便解答了一下五维空间。

我们都知道,一维空间是根线,二维空间是平面,三维空间是具备“长宽高”三个维度参数的空间,而四维空间是在三维空间基础上增加了一个时间轴。根据研究弦论的科学家计算的结果显示,至少在理论中存在着最高为十个维度的空间。我们之所以看不到高维度的空间,是因为它们全都卷曲了起来,变成了低维度空间。

实际上,空间维度增加的规律简明易懂,就是在上一个空间维度的基础上新增一个时间轴,同时把上一维度的时间轴变成空间轴,一个新维度就生成了。每个维度都有属于自己的唯一时间轴,且与其他维度的时间轴不同。简单而言就是:一维空间增加一个时间轴,变成二维;二维空间增加一个时间轴变成三维;三维空间增加一个时间轴变成四维,四维空间再增加一个时间轴变成五维,等等。

其中,四维世界是三维世界在一条时间线上所有历史的总和。如果在四维空间有智能生命存在,那么他可以看到一个人的过去、现在和已经决定的未来。但他只能有上帝的视角,而不具备上帝的能力,他只能看到一个单线的历史进程,却无法改变人的过去、现在和未来等具体事件。

(四维虫子)

而四维智慧生命不需要经过几十年甚至上百年漫长岁月才能完整观察完一个人的一生。他可以同时看到一个人从生到死的全过程,而且这个全过程形成了一个特定形状的连续体,就像是一条虫子,两头小,中间大。两头分别是童年和老年,体积较小,中间是壮年,体积较大,整体酷似一只大虫子,称之为“四维虫子”。

(《星际穿越》中的五维空间)

而在五维空间的智慧生命不但具备上帝视角,还具备上帝般神奇的能力,在他所处的时间内,他可以随意移动到一个人的过去、现在和未来之中,就像我们在三维世界沿着空间中的某个方向移动一样。五维智慧生命进入人的历史,就好像走一条路或爬一座山,这就相当于进行时空旅行,而且其所作所为还会对三维世界产生影响。五维空间的智慧生命可以选择他所观察的对象的任何一个年龄阶段,向其传送信息,并影响他的选择。

比如在电影《星际穿越》中,库珀进入五维世界后,通过改变手表秒针的颤动方式,给他在三维世界中的女儿传送信息,并改变了她的选择,也改变了人类未来的命运。

三维以上的空间,我们一般统称高维空间。高维空间是一种物理学理论。在上个世纪90年代提出的M理论中,宇宙是十一维的,由震动的平面构成的。

顺便说一句,在小说《三体》中,有所谓的“降维打击”,还有描述很多高维空间,其实很多是卷曲着的。其实就是源于上述理论的演化。所谓卷曲,是说高维度的物体通常没有展开。而高维空间的物体,在低维度展开,通常会叫做降维。

在《三体》中,地球最终遭受的打击,就降维打击——整个太阳系被强行降维成一个庞大无边的平面。

言归正传,根据我们日常对一维(线)、二维(面)、三维(体)空间的印象,一个空间有几维,就是在这个空间中能够做几条互相垂直的直线。需要特别注意的是,这些直线中每一条,都要和其他所有平面垂直。于是,我们认出的空间,最多是三维的。

四维空间从理论上来讲,就是在左右、上下和前后之外,还存在一个与它们都垂直的直线方向所代表空间。人脑在一般情况下,却难以想象出来(不排除有些数学家经过特殊训练有可能想象出来)。

需要注意的是,我们有时候认为时间也是一个维度,但所谓“四维时空”和“四维空间”并非一个概念。前者其实我们身处的“三维时空”在加上一个“时间维度”罢了。

所以如果你要理解四维空间,乃至更高维度的空间,可以先现象一下二维空间的生物,在我们这里会是一种怎样的存在。比如,一只画在纸上的老虎,我们三维空间里,它只是一个平面。如果在四维空间有外星人在看我们,我们应该是应该是一种比较类似平面存在。

进一步来说,如果在三维空间完全展开的四维空间物体应该是什么样呢?

这就像把三维空间的一小滴水,完全展开在二维平面上一样:会变成无穷大的一个圆,但没有厚度。推而广之,所谓的能够降低维度出现的事物,在从高维度变成低维度之后,都会成为一种非常庞大的存在。

换句话说,四维空间比三维空间多一个维度方向的空间存在。如果强行把四维的物体完全降成三维,它将比原来看到的,大很多倍。

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    扩展资料
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    作用原理:相对分子量较小的染料分子渗透进入头发表皮,部分进入皮质,使得比暂时性染发剂更耐香波的清洗。不需使用双氧水不会损伤头发。
    参考资料来源:搜狗百科-染发剂

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    颜色学的基本知识

    2. RGB色彩模式

    监视器上创建颜色的系统是基于与自然界中光线相同的基本特性的:颜色可由红 、绿、 蓝三种波长产生。这就是RGB颜色模式的基础。

    监视器是通过发射出三种不同强度的光束,使屏幕内侧上覆盖的红、绿、蓝磷光 材料发 光从而产生颜色的。当用户在Photoshop中看到红色时,监视器已经打开了它的红 色光束, 红色光束刺激红色的磷光材料,从而在屏幕上亮出一个红色像素。因此,观看屏 幕上一个苹 果的扫描图像与观看放在计算机顶部一个待吃的苹果是不一样的。当用户关闭了 室内的灯 光时,将看不到自己的红色快餐;但是用户仍能看到苹果的扫描图像,因为光线 是从监视器 发射出来的。

    在 Photoshop的 RGB颜色模式中,可通过对红、绿、蓝的各种值进行组合来改变 像素的 颜色。这三种基色中的每一种都有一个从O到255的值的范围。当用户把256种红色 值,256 种绿色值, 256种蓝色值进行组合时,所有能够得到的颜色之和将为大约 1.67 千万(256 X 256 X 256)种。看起来这好像已经是许多种颜色了,但是别忘了,这些仅是自然 界中可见颜色 的一部分罢了。不过,1.67千万种颜色对于在一台与装备有24位颜色的计算机相 联连的监 视器上复制水晶般清楚的数字化图像来说已经足够了。

    在这一部分中,用户将在Picker和Swatches调色板上使用RGB颜色。用户将看到颜 色 是如何从RGB颜色值中创建出来的,并学习如何通过设置RGB颜色值来混合颜色。 如果 Picker和Sw。tches调色板还没有打开的话,那么现在从WindOw/Palette子菜单 中选择 Show Picker来打开 Picker/Swatches/Scratch组。由于用户需要同时打开两个 调色板,则要通过在Picker调色板上敲击并拖动鼠标将其移离调色板组,从而将Picker调色板 与Picker/ Swatches/Scratch组分开。

    如果 Swatches调色板不在 Picker调色板所在的组中 ,则在 Win- dow/Palette子菜单中选择 Show Swatches。 通过缺省,Picker调色板将显示RGB颜色模式调色板,除非在前面的部分中它已经 被 改变了。用户将看到三个条,称为clor Sliders(颜色滑块),上面标有 R,G和 B。如果用户户 没有看到R、G、B这几个字母,则用户是处于另一种颜色模式的调色板中。可敲击 Picker调 色板弹出式某单箭头改变至RGB调色板中。屏幕上将会显示一张Photoshop的颜色 模式的 列表。在列表中选择RGB Slides,则具有三个RGB滑块的调色板就装载了。在每个 调节器的 下方有一个三角形有滑块控制块( Slider control)。用户可在控制器上敲击和 拖动鼠标,从而 ”改变前景色或背景色中红、绿、蓝三色之值。前景色和背景色是在选择框( P icker调色板的右 上角中的相互重叠的正方形)中显示出来的。

    注意,Pick调色板还沿着调色板底部显示了一条水平的颜色条形图。根据缺省, 该条显 示的是RGB颜色的光谱或者说gamut。用户可通过敲击调色板的弹出式菜单箭头并 选定 Color Bar以便将该条设置为 RGB光谱。 Color Bar对话框将显示出来。 对话框中的Style弹出式菜单允许用户在RGB知CMYK颜色光谱条之间作出选择。用 户也可以让Color Bar显示从黑色过渡到白色的灰色泽或者从前景过渡到背景色的 梯度色。 如果Style菜单并未设置成RGB Spectrum,,则用户需在选项列表中选定 RGB Sp ecturm来 重新设置它。

    用户可使用ColorBar来快速挑一种前景色或背景色。用户需要做的仅仅是在该条 上敲 击一下鼠标,在下一个部分中,用户将使用Swatches调色板更精确地挑选颜色。 D注意在 Color Bar对话框中选定 Foreground to Background Style将会激活 L ock to CurrentColors(固定在当前颜色上)复选框。当选定了这个选项时,如果选定一 种新的前景 色或背景色,Picker调色板中的 Foreground to Background颜色条将不会改变。

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