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1、第三十四章：宇宙时空的哲学很多人疑惑，为什么科学到了最后走向神学？其中大家最常说的两个人就是牛顿和爱因斯坦。其实这不难理解，当一种学说不能说明另一种学说时，陷入无限循环且矛盾的境地，就会有另一种学说来安慰这种矛盾。这种最直接学说就是“神学。”数学逻辑在现实世界没有终点，有1就有2，有孩子就有孩子他妈，有一维空间，就有二维空间。可是当你敢把空间的维数增加到5维度的时候，那6维度的思靠就出现了。 最大的数是多少？ 第一个做母亲的人是谁？ 世界最多可以划分为多少维度？ 包含一切集合的集合存在吗？大家发现了，这些简单的问题其实不好回答。宇宙世界更是一个广大的相互联系的非线性波动时空，为了解释它你就是有
2、再丰富的想象也不够。更何况很多知识还是庸人自扰。总之人还是人，有人的局限性。宇宙还是宇宙，有它的魅力吸引更多的解说者。更何况宇宙最后的面纱，我们还没有揭开！就拿维度来说，我们每个人都知道我们生活在四维时空，在探索引力和量子力学融洽的过程中，出现了弦理论，目前最高的维度推到了11维度。这就是上面所说的有些知识是我们自己设置难题给自己，当你去仔细推敲这些东西的时候，你才能深刻体会到我上面所说的。维度的定义是什么？真正物理的定义是没有的！你仔细想想该如何定义？ 想上一天，也很尴尬。你这样去思考，我要用维度去描述什么？去描述宇宙空间。去描述宇宙空间的什么？去描述宇宙空间的层次。或者用维度来定位事件或物
3、体在宇宙空间中的状态和位置？拿质量的定义来举例，教科书中质量的定义：质量是物体所具有的一种物理属性，是物质的量的量度。 或者动态的质量定义是：在相对论时空下，质量是物体所含能量的量度。这样的定义很清晰，你不迷糊。可是维度一开始，你就不清晰。不信来看看百科关于维度的定义：第一种数学的定义：维度，又称维数，是数学中独立参数的数目。描述：在一定的前提下描述一个数学对象所需的参数个数，完整表述应为“对象X基于前提A是n维”。通常的理解是“点是0维、直线是1维、平面是2维、体是3维”。实际上这种说法中提到的概念是“前提”而不是“被描述对象”，被描述对象均是“点”。故其完整表述应为“点基于点是0维、点基于
4、直线是1维、点基于平面是2维、点基于体是3维”。再进一步解释，在点上描述（定位）一个点就是点本身，不需要参数；在直线上描述（定位）一个点，需要1个参数（坐标值）；在平面上描述（定位）一个点，需要2个参数（坐标值）；在体上描述（定位）一个点，需要3个参数（坐标值）。如果我们改变“对象”就会得到不同的结论，如：“直线基于平面是4维、直线基于体是6维、平面基于体是9维”。进一步解释，两点可确定一条直线，所以描述（定位）一条直线在平面上需要22个参数（坐标值）、在体上需要23个参数（坐标值）；不共线的三点可确定一个平面，所以在体上描述（定位）一个平面需要33个参数（坐标值）。第二种广义的定义：广义上我
5、们讲维度是事物“有联系”的抽象概念的数量，“有联系”的抽象概念指的是由多个抽象概念联系而成的抽象概念，和任何一个组成它的抽象概念都有联系，组成它的抽象概念的个数就是它变化的维度。此概念成立的基础是一切事物都有相对联系。我们先来说说第一种定义，首先读完第一种定义后，估计50%的人被绕糊涂了。比如说很多人不理解为何直线基于平面是4维？ 我就讲解一个。在直线上描述描述一个点，需要一个参数。在平面上描述一个点，需要两个参数。而在平面上描述一条线需要4个参数。为什么呢？别忘了，两点确定一条直线！所以在一个平面上描述一个点需要两个参数，那么描述两个点呢？自然就是4个参数。同理可以理解其他的6维度，9维度。
6、这是我要说清的，但不是我要表达的！ 我要表达的是你全看懂了这些数学的东西，你懂现在物理上的11维吗？9维吗？ 你跟我一样还是一脸迷茫！问题还有很多，就纯粹的数学上说，5维是基于谁说的，7维是基于谁说的，13维是基于谁说的，更高的维度我就更不敢问了。 而且在现实世界中，不赋予参数意义是没有价值的。所以说数学是数学，数学定义不等于物理定义。 再回到现实物理中，拿大家都乐意说的例子来说吧。1条线是1维，一个面是二维，一个体是三维，三维加一个时间是四维。大家会这样举例：说人是三维的，他的影子是二维的。说高维度世界看到低维度世界就像看电视，我们可以对电视里的人进行调控，但电视里的人不能。说蚂蚁不能认识三
7、维世界的。以蚂蚁为例子一般的解释是这样的：生活在二维空间(如纸面)的智慧蚂蚁，它想从纸面上的一点走到另一边的一点，按常规，沿着连接该两点的直线走去，就可以找走到尽头。但我们如果把纸卷成一个筒，蚂蚁即使走了尽头，它也不知道。因为面的纸己经变成了体的纸。也就是纸由二维变三维，超出了蚂蚁的感知范围。我们人类是生存在三维空间里的生命形式，我们的认知极限是空间只可能由长、宽、高确立，并占据一个时间点(现在)。人类社会的万千事物都只能存在于长、宽、高确立的空间和与时间的接触点“现在”所构成的生存模式中。就是说在四维空间中，长、宽、高形成的体与时间的结合不是一点(现在)。而是拉长的“现在”，就是我们在三维空
8、间中所认为的“过去”、“现在”和“将来”的集合。就像生存于一维空间的草木不理解二维空间的蚂蚁，二维空间的蚂蚁不理解三维空间的人类一样。 我们又怎么知道生存于四维五维空间的形式呢?现在科学家已经推广到十一维空间。空间维数愈高，说明其境界愈不可思议。甚至很多人说外星人就是存在的高维度空间的，他们有跨越维度的能力，我们四维世界的人还没有理解和掌握，所以就不能发现外星人在哪。很多人不理解弦理论的十一维空间，我也不了解。看了一些文章，在头条找到一篇比较简单易懂的，大家一起看看：物理学为什么要定义空间？主要是为了描述物质的运动特性才定义的空间。在牛顿时空中的空间被定义为直线3维。上下，左右，前后3个方向，
9、每个方向都是相互垂直的。可以无限延伸。那么高维空间到底是怎么样的呢？要了解高维空间的定义，我们必须先了解一下经典牛顿力学中物质质点的定义。现在来看看牛顿力学中如何描述物质。牛顿力学中把物质抽象化为一个质点。这个质点一般不考虑自旋，不考虑电荷，不考虑引力，不考虑谐振，波动等。他把物质就看成是一个没有实际大小有质量的一个点，我们把这个点叫作“质点”，所以质点的运动特性就是3个空间坐标跟1个时间坐标。如（X,Y,Z,T）就可以把一个质点的运动描述清楚。而且每个坐标轴的方程式也比较好写，下面我来举个例子，通过这个例子形象的把高维空间的定义给引出来。现在大家想象一下一个蚂蚁在一个管子里爬，如何描述蚂蚁这
10、个质点在一个管子里爬这个运动。管子如果从截面积看是二维的。如果蚂蚁沿着管子截面圆周方向运动。我们可以用一个二维坐标来很精确的描述这个蚂蚁的运动轨迹。如蚂蚁匀速在管子圆周方向转圈圈。可以用X,Y加一个时间T来描述（X,Y,T）。如果蚂蚁只沿着管子方向运动，可以用一个一维空间Z就可以描述，如（Z,T），其中T为时间。现在蚂蚁同时螺旋式前进！我们就必须用3维空间加1维时间来描述。（X,Y,Z,T）。关键时候到了。如果管子本身也在运动。如管子以一端为圆心。做匀速圆周运动。如何描述蚂蚁的运动轨迹？如果我们继续用3维空间来描述（X,Y,Z,T）。那这个方程式会让任何物理学家跟数学家发疯。没有任何人可以写出
11、用(X,Y,Z,T)来描述一个匀速转动的管里做螺旋前进的蚂蚁的运动轨迹。这么难以用方程式描述的运动怎么办？物理学家跟数学家都很聪明。他们不会那么傻的用3维空间来描述这时的蚂蚁运动。他们会引入一维空间。如R。用(X,Y,Z,R,T)来描述这是蚂蚁的运动，R就代表管子的转动角度（从0到360度），这时描述的方程就显得非常简单。这就把第4维空间给拉出来了。在数学上，方程式会变得非常简单明了，物理学家也可以精确的描述出蚂蚁的运动轨迹。只因为引入了另外一维虚假的人为定义的空间维度。在这里R会被描述成卷曲的空间，因为它描述角度的空间。它的值是从0-360度，所以被形象的想象成一个卷着的空间。其实在研究微观
12、粒子运动轨迹时，牛顿力学的3维空间根本没法描述微观粒子的物理力学特性。如粒子的自旋，电荷，引力，强作用，弱作用，其实都是发生在3维空间的粒子，只是用三围空间的3个自由度量来描述太困难，太复杂了。为了简化方程式，物理学家人为自定义引入了其他描述物质微观粒子自由度的量。这才是真正物理学家在弦论，膜理论中使用8维空间或11维空间的目的。如果管子不仅仅做圆周运动。而且还要做上下震荡运动。那就还要加一自由度参数，那么为了方程式的简化，就必须再引入一个维度，谐振维度D。那时描述蚂蚁的运动就要用到5维空间加一维时间（X,Y,Z,R,D,T），其中D是描述管子上下谐振的维度。如果蚂蚁本身还带有电荷。并且电荷还
13、随时间而变化。为了描述一个带变化电荷的蚂蚁，就必须再引入一个维度，电荷维度。如（X,Y,Z,R,D,H,T）其中H表示蚂蚁身上电荷的变化参数。如果这个蚂蚁不仅仅带电荷，而且还自旋。如自旋度为1或者2。那么就必须再引入一个维度，自旋维度S；这时描述蚂蚁就必须用7维空间再加1维时间。（X,Y,Z,R,D,H,S,T）这就可以方便的描述一个在谐振并且匀速圆周运动的管子里，做螺旋前进，并且带渐变电荷跟自旋的蚂蚁的运动轨迹。这就是传说中的8维时空。9、如果还要考虑蚂蚁的引力，强相互作用力，跟弱相互作用力，就必须再引入3个维度，那么就是11维时空了。物理学家所说的维度，是物质运动的自由度的描述量。不是实际
14、我们所理解的牛顿力学中的空间维度。牛顿力学的空间维度只是弦论里11维度中的3个维度而已。其他维度，如自旋，电荷维度，引力维度，等等都是人为定义，为了描述微观粒子方便性，便于书写方程式所人为引入的。弦论里的高维度就是我所说的维度。是粒子物理学发展到一定阶段所必须引入的维度。否则粒子物理学家没有办法写方程式来描述微观粒子的各种特性随时间的变化方程。引入更多维度使得研究变得简单明了起来了。你们看看弦论的方程式就知道了。超正立方体的构思是为了让人们理解高维度（不是物理学维度）的一个例子，但这也恰恰把人们误导了。以为高纬度的每个维度跟其他维度之间如三维空间一样都是垂直的。这可以锻炼我们的思维跟想象能力，
15、但对于研究物理学是没有任何意义的。真正的物理学是研究物质运动特性。这里的运动不只是空间意义上的运动。也包括电荷变化，引力变化，强弱作用力变化，自旋变化，谐振变化都要描述。这些都是物质的运动，是广义上的物质运动，如果研究微观粒子使用牛顿力学3维空间，所有物理学家跟数学家都要疯掉。他们根本无法用一个(X,Y,Z,T)来写出一个完美的方程式来描述微观粒子的各种运动属性。这就是这篇文章的全部内容。原文标题【另类解释高维度空间的定义】大家先消化一些。因为介绍还没有完！接着看另一位科普学者理解高维度空间的文章，文章如下：零维：宇宙始于大爆炸，在大爆炸之前的状态被称之为奇点。这个质点没有长度没有宽度也没有高
16、度，被认为是0维。一维：一维可以描述0维点所存在的所有可能性，当质点位置所有可能性都被描述的时候（线由无数的点构成），我们就得到的一个坐标横轴。称之为一维空间。在一维空间内我们得到了长度，但是仍然没有宽度和高度。具体理解就是一根没有体积的线。二维：我们继续沿用0维跃升一维的思路，将1维升级为2维。二维是可以描述一维所有可能性的，我们可以想象将一根坐标轴平移，所在的面就涵盖了该坐标轴的所有状态。三维：同理我们列出二维平面所存在的所有可能性，我们就得到三维空间。同样的三维空间中二维平面无论处于什么状态（横、竖、斜，水平平面、曲面平面等等），一个三维空间都可以将其概括。四维空间：这个也是我们所处的维度，三维空间所有可能性被列出。这个可能比较抽象，我们所存在的空间中所有事物的变化都被包含。例如 一组有三个组成的
