我們生活在三維空間，準(zhǔn)確來(lái)講是四維時(shí)空，在三維空間的基礎(chǔ)上加上時(shí)間維度。由于時(shí)間和空間是不可分割的整體，所以談?wù)摽臻g時(shí)必須加上時(shí)間，否則就沒(méi)有意義。
而四維空間不同于四維時(shí)空，四維空間是在三維空間的基礎(chǔ)上增加一個(gè)空間維度。也就是說(shuō)，四維空間其實(shí)也就是五維時(shí)空，因?yàn)閯偛耪f(shuō)了，空間和時(shí)間是一體的。這里暫且先不談?wù)摃r(shí)間維度，讓我們談一談空間上的維度，也就是四維空間。
(相關(guān)資料圖)
四維空間到底該如何定義呢？
物理學(xué)上是沒(méi)法定義的，你不能說(shuō)“在三維空間的基礎(chǔ)上再增加一個(gè)維度就是四維空間”，這種定義說(shuō)了等于沒(méi)說(shuō)，是沒(méi)有意義的。最關(guān)鍵的問(wèn)題就是：增加的一個(gè)維度到底是什么維度，到底在哪里？
我們都知道，三維空間就是由長(zhǎng)寬高組成的空間，也就是說(shuō)在一個(gè)點(diǎn)上由三條直線垂直相交組成的空間。按照這種定義，我們只需要在這個(gè)點(diǎn)上再找到一條直線，與其他三條直線相互垂直，組成的空間就是四維空間。
這是數(shù)學(xué)上的定義，但第四條直線在哪里呢？數(shù)學(xué)也只能去假設(shè)，通過(guò)抽象的方式去描述。在我們固有思維里，一個(gè)點(diǎn)上最多只能有三條相互垂直的直線。
所以說(shuō)，三維空間與四維空間的區(qū)別在哪里？簡(jiǎn)單講，三維空間是真實(shí)存在的，我們能感受到的，而四維空間是虛構(gòu)的概念，我們無(wú)法描述四維空間到底什么樣，當(dāng)然更不能確定四維空間是否存在。
當(dāng)然，這并不妨礙我們通過(guò)各種方式去想象四維空間到底是什么樣。讓我們從零維開始。
從數(shù)學(xué)概念來(lái)講，零維就是一個(gè)點(diǎn)，沒(méi)有大小的點(diǎn)。這個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就形成了一條線，也就是一維。而一條線的運(yùn)動(dòng)就可以形成一個(gè)面，也就是二維。而一個(gè)面的運(yùn)動(dòng)可以形成體，也就是三維。
如此來(lái)講，三維空間的運(yùn)動(dòng)也可以形成四維空間。
還有一種理解方式，認(rèn)為低維空間其實(shí)是高維空間的投影。比如說(shuō)三維物體的投影就是一個(gè)面，也就是二維空間。同樣，四維空間的投影就是我們所在的三維空間。
能夠看出，無(wú)論哪種方式，都無(wú)法準(zhǔn)確描述四維空間到底是什么樣子的。如果四維空間存在像人類那樣的智慧生命，他們會(huì)是什么樣的呢？
我們可以通過(guò)三維空間與二維空間的對(duì)比，來(lái)理解四維空間與三維空間的差別。如果二維空間里存在生命，在他們眼里，人類就相當(dāng)于“上帝”，為什么？
因?yàn)閷?duì)于二維生命來(lái)講，我們可以在一個(gè)地方突然消失，然后在另外一個(gè)地方瞬間出現(xiàn)。在二維空間里，只要畫一個(gè)圓圈，就能把二維生命徹底困住，但人類卻可以輕而易舉逃出那個(gè)圈。
同樣的道理，對(duì)于生活在三維空間的我們來(lái)講，四維生命就如同神話故事里面的“神仙”一般深不可測(cè)，即使身處一個(gè)完全密閉的房間里，他們也可以隨意進(jìn)出，通過(guò)我們無(wú)法理解的第四維度自由出入。
當(dāng)然，人類能在二維世界里來(lái)回穿梭的前提是：不被壓扁。理論上我們是不可能在二維空間里生存的，因?yàn)槎S空間沒(méi)有厚度，意味著我們的身體會(huì)被徹底壓扁。就像科幻小說(shuō)《三體》里面的“二向箔”那樣。
事實(shí)上，“二向箔”的概念并不嚴(yán)謹(jǐn)，甚至是矛盾的，因?yàn)槿S空間里的任何東西，哪怕最微小的東西，無(wú)論如何壓扁，總會(huì)有厚度的，理論上永遠(yuǎn)都是三維的，不可能是二維的。哪怕是一個(gè)微小的電子，假設(shè)壓扁到?jīng)]有厚度的二維，最終二維空間的面積也是無(wú)窮大的，這樣的二維空間到底是什么樣的？同樣無(wú)法想象。
說(shuō)白了，不要以為人類只是不能理解更高維度的空間，其實(shí)我們同樣不能理解低維空間，比如說(shuō)二維空間。或者說(shuō)，四維空間可能根本就不存在，而低維空間其實(shí)也可能是不存在的，存在的只有我們所在的三維空間，而高維和低維純屬人類的臆想罷了。
市面上流傳著“克萊因瓶”或者“莫比烏斯環(huán)”的傳說(shuō)，用這兩種概念試圖詮釋四維空間，但其實(shí)仔細(xì)研究你會(huì)發(fā)現(xiàn)，這兩種概念本質(zhì)上仍舊是三維空間，只是運(yùn)用了魔術(shù)領(lǐng)域的“障眼法”罷了，與真正的四維空間沒(méi)有一點(diǎn)關(guān)系。
當(dāng)然，一種前沿的理論，弦理論認(rèn)為我們所在的世界擁有多達(dá)十個(gè)維度，甚至更多的維度，這些維度都卷曲在非常細(xì)小的尺度里，比如說(shuō)在普朗克尺度里，我們很難察覺(jué)到。但是弦理論一是很復(fù)雜，晦澀難懂，牽扯到很復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算。第二，也是最重要的，弦理論很難在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行驗(yàn)證。
還有一些人想象更加豐富，認(rèn)為只要人類突破了光速限制，就可以前往四維空間。說(shuō)白了，只要速度能超過(guò)光速，就可以突破三維空間的限制。
這種觀點(diǎn)看起來(lái)確實(shí)有一定道理。因?yàn)楣馑傧拗普f(shuō)白了就是四維時(shí)空的限制，是四維時(shí)空的固有屬性，這就意味著，理論上講如果存在更高的維度，完全可以輕松突破光速限制，在更高的維度里，光速甚至?xí)撬俣鹊淖畹椭担形矬w都必須以超光速飛行。
當(dāng)然，這種觀點(diǎn)也只是猜想和想象。話說(shuō)過(guò)來(lái)，即便人類能夠突破四維時(shí)空的限制來(lái)到高維度空間，我們的身體結(jié)構(gòu)必須做出徹底改變才行，因?yàn)槲覀儽旧砭褪撬木S時(shí)空的一部分，我們就是生活在三維空間，也就是“三維人”。
如果真的前往四維空間，變成“四維人”的話，這樣的我們還能稱得上“人”了嗎？
