【科普贴】二维空间、三维空间、四维空间，这些令人头晕的维度概念到底是怎么回事？

cy0918 · 发表于 2013-5-14 12:56

本帖最后由 cy0918 于 2013-5-15 12:14 编辑

！本文不是为那些只为玩游戏的人而准备的，如果你是的话，那么为了避免浪费你的时间，现在你可以关掉这个帖子了。如果你坚持阅读这个帖子的话，楼主不会也没有能力反对，当然，如果因此楼主拯救了一个灵魂的话，楼主也会很开心。

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下面这个视频巧妙地讲解了令人费解的有关维度的概念，一步一步化繁为简，对帮助我们认识高维度空间有很大意义
http://v.youku.com/v_show/id_XNjc2OTI1OTY=.html

实际上你刚才看到的是一部系列科普电影《Dimensions(维度)》中的第三集。如果你感兴趣并且有时间观看整部电影的话，你可以在这里找到全部十集 http://www.youku.com/playlist_show/id_2912687.html
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强烈推荐另外一部电影 ——《平面国》，它可以解答你关于维度的一切疑问并且引导你思考
豆瓣页面：http://movie.douban.com/subject/3136240/

该电影源于一位 拥有卓越想象力的天才科学家 —— Edwin Abbott Abbott 发表于1884年的科学小品文《flatland》
（楼主吐槽：1884年啊，过去这么久了，居然还能改编成电影上映，这足够说明它有多经典，所以这次电影大家一定不要错过了）（如果你看过美剧生活大爆炸的话，那么也许你还记得，sheldon曾经在某一集中对他的朋友说我最喜欢到访的世界之一就是flatland，然后sheldon开始闭上眼睛冥想，并且说“我现在是生活在flatland中的一个五边形。。。。”，记起来那一集了吗，没错，sheldon说的就是这部作品，值得庆幸的是你现在不仅可以看到原版小说，还可以看到这部伟大作品改编成的电影）
“就像二维空间中的生物认为第三维是温度一样，三维生物认为时间是第四维一样可笑。”

http://www.tudou.com/programs/view/-9e1k2ztRr0/?resourceId=0_06_02_99

需要提醒各位的是该电影为了避免使问题变得复杂，所以采用了最基本的几何图形来组建电影的世界观，导致画面效果较差，但千万不要因此错过这部电影，他绝对可以让你受益无穷：它将引导和启发你去思考！！！

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另外向大家解释一些fez中和维度有关的内容：
1. 游戏中一直跟随主角gomez的小精灵，点点，它是一个四维物体，由于我们这些三维空间中的生物永远不可能从真正意义上感知（看到）到四维物体，所以我们只能在三维空间中看到四维物体的三维“投影”。所以我们看到四维物体点点是一个绕着一个面不停扭曲旋转的超立方体，见下图。

2. 游戏主角gomez（小白）是一个二维生物，它无法从真正意义上感知到三维空间，即使是在游戏开头发生了一个事件使gomez获得了旋转世界的能力之后，虽然他发现了他生活的世界实际上是三维的，但他本身仍然受限于二维空间中，这恰好也构成了这个游戏最重要的一个玩法要素，即我们在转世界的时候会发现gomez可以“瞬移”。。

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也许你认为这些概念非常费解，那是因为我们本身生活在三维世界中，试图让一个生活在特定维度空间中的生物去理解更高维度的概念甚至是在它大脑中建立一个高维度空间的几何直觉的确非常困难的，，所谓只缘身在此山中就是这个意思吧，但千万不要因此而停止了思考，，上帝最大的仁慈就是赐予了我们思考的能力

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Q&A

Q：我好像曾经听过说第四维是时间的说法？
A：第四维是时间这个理论是错误的。实际上第四维度和前面三个维度（x y z）一样，它们都是类似的几何概念，而不是所谓的时间，我知道可能这对于已经习惯于认为第四维就是时间的你来说，理解起来有些困难，但是第四维确实不是时间，它确实只是一个维度概念，通常第四维被写作 w ，即前四个维度分别是 x y z w。而且，如果硬要说时间是第四维的话，那么二维生物也可能会认为第三维是时间，对不对？

Q：那么时间是什么？
A：时间=空间，要明确是“时间=空间”，而不是“时间是空间的第四维”，好吧，其实楼主也没完全弄懂这个，知之为知之不知为不知，另外在计算机编程学和商业运筹学里都有“以时间换空间”或者“以空间换时间”的说法，足以说明时间和空间是同一种东西。
如果你仍旧纠结于有关时间的问题，那么我可以给出以个视频，它是一个在世界范围的网路上流传广泛的科普视频，从不同的角度讨论的从一维到十维的意义，但请注意这个视频仅仅是在讨论不同维度的现实意义，多数人认为其中讲述的维度与我们讨论的几何概念维度不直接相关，它在这里：http://v.youku.com/v_show/id_XNTAyNDg3Nzg4.html，实际上我们有相当多的资料可以参考（见下文），当然是在你能够保持一个清醒的头脑的前提下。

Q：有没有更高维度的空间存在呢？比如五维空间，六维空间。。。
A：答案是肯定的，更高维度的空间已经被数学家证明是存在的，本文就不讨论这些内容了，感兴趣的话，就自己去探索吧，实际上，我还可以告诉你，近代的数学家还证明了分数维度的存在，比如二分之一维。。。（这里有一份很好的学习资料给那些好奇心求知欲特别强烈的可爱玩家：http://www.verycd.com/topics/333658/）

Q：既然分数维都有了，那么有没有负数维？
A：目前没有人证明过负数维是存在的，也没有人能证明负数维是不存在的，有人说负数维是没有意义的，总之答案还不确定。。。

Q：为什么我看到了这个帖子？（是什么促使楼主你写了这个帖子？）（楼主你为什么要写这个帖子给我们看？）
A：源于一次某坛友的提问，见http://bbs.blacksheepgame.com/forum.php ... 640&fromuid=3215613
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各种可供参考的具有意义资料的列表：

剧集：The Universe（宇宙）——第一季，第二季，第三季，第四季，第五季，（持续更新中）
剧集：Dimensions: A Walk Through Mathematics（维度：数学漫步）——简介
剧集：Into the Universe with Stephen Hawking（与霍金一起了解宇宙）——简介
剧集：Stephen Hawking's Grand Design（史蒂芬.霍金之大设计）—— 简介
纪录片：BBC纪录片系列——不完全列表（持续更新中）
纪录片：NHK纪录片系列——不完全列表（持续更新中）
剧集：Discovery（探索频道）——不完全列表（持续更新中）
电影：Flatland（平面国）—— 简介
小说：Flatland（平面国）—— 原版，中文翻译版
小说：三体系列——简介

楼主寄语：

以上是楼主暂时能想到的楼主的几乎全部的知识来源（不一定和本帖内容相关），你可以通过电驴等搜索引擎找到它们。其实楼主也只是一个普通人，不同的在于，楼主在每天大脑空闲的时侯（比如每天吃饭的时候）看了些有意义的东西。
楼主并没有对以上的资料进行评星和分级，因为楼主认为每一部都值得强烈推荐，希望你能借此把发呆时间利用起来，因为你将受益无穷。
从未有这样一种东西（吐槽：快来看呀，楼主又在模仿乔布斯同学啦）——它可以根据其“软件”的运行情况来改变自己的硬件，它前所未有的可塑性成就了今天世界的主宰——我们，它就是我们的大脑，请利用好这件东西并且珍惜和爱护它。