什么是维数,有多少维数?18新利最新登入

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基本空间维度
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你可能已经注意到,我们生活在一个由三维空间和一维时间定义的世界里。换句话说,在任何给定的时刻,只需要三个数字就可以确定你的物理位置。在地球,这些坐标分为经度、纬度和高度,分别表示长度、宽度和高度(或深度)。在这些坐标上打上时间戳,你就能精确地找到时间。

更深入地说,一维世界就像一根测量过的线上的一颗珠子。你可以向前滑动珠子,也可以向后滑动珠子,但你只需要一个数字就能计算出它在弦上的确切位置:长度。珠在哪里?它在6英寸(15厘米)处。

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现在让我们升级到二维世界。这本质上是一个平面地图,就像《战舰》或《国际象棋》等游戏中的竞技场一样。你只需要长度和宽度来确定位置。在《战舰》中,你所要做的就是说出“E5”,你就知道位置是水平“E”线和垂直“5”线的交汇点。

现在让我们再增加一个维度。在我们的世界里,高度(深度)也会被考虑在内。在《战列舰》中,确定潜艇的确切位置只需要两个数字,而现实生活中的潜艇则需要第三个深度坐标。当然,它可能在海面上冲来冲去,但它也可能隐藏在海浪下800英尺(244米)的地方。会是哪一个呢?

是否存在第四个空间维度?嗯,这是一个棘手的问题,因为我们目前无法感知或测量长度、宽度和高度之外的任何维度。就像在三维世界中需要三个数字才能确定位置一样,在四维世界中也需要四个数字。

此时此刻,你可能处于特定的经度、纬度和高度。向左走一点,你就会改变你的经度或纬度,或者两者都改变。站在同一位置的椅子上,你会改变你的高度。困难的地方在于:你能在不改变经度、纬度或海拔的情况下从当前位置移动吗?你不能,因为没有第四个空间维度让我们穿行。

但我们无法穿越或感知第四维空间的事实,并不一定排除它的存在。1919年,数学家Theodor Kaluza提出,第四个空间维度可能将广义相对论和电磁理论联系起来[来源:Groleau].但它会去哪里呢?理论物理学家奥斯卡·克莱因(Oskar Klein)后来修正了这一理论,提出第四个维度只是卷曲的,而其他三个空间维度是延伸的。换句话说,第四维度是存在的,只是它被卷起来看不见,有点像一个完全缩回的卷尺。此外,这意味着我们三维世界中的每一个点都有一个额外的第四个空间维度。

然而,弦理论家需要一个稍微复杂一点的18新利最新登入视角来增强他们关于宇宙的超弦理论。事实上,很容易假设他们提出10或11个维度(包括时间)是在炫耀。18新利最新登入

等等,先别被这事吓到。设想这一点的一种方法是想象我们三维世界的每个点包含的不是一个缩回的卷尺,而是一个卷曲的六维几何形状。其中一个例子是calbi - yau形状,它看起来有点像软体动物、M.C.埃舍尔(M.C. Escher)的画和《星际迷航》(Star Trek)假日装饰品的混合体。布赖恩特].

可以这样想:混凝土墙从远处看很坚固。然而,走近它,你会看到它表面的酒18新利最新登入窝和洞。再靠近一点,你会发现它是由分子组成的原子.或者考虑一根电缆:从远处看,它似乎是一根粗链。走近它,你会发现它是由无数股丝编织而成的。总有比看上去更复杂的东西,而这种隐藏的复杂性很可能掩盖了所有那些微小的、卷起来的维度。

然而,我们只能确定我们的三个空间维度和一个时间维度。如果有其他维度在等着我们,它们目前已经超出了我们有限的感知范围。

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常见问题解答

当给定三维空间时,顺序是什么?
顺序是长、宽、高。

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更多优质链接

  • 科比,杰夫。《弦理论的高维空间》沃尔夫勒姆研究。(2010年8月26日)http://members.wolfram.com/jeffb/visualization/stringtheory.shtml
  • Groleau,瑞克。“想象其他维度。”优雅的宇宙。2003年7月。(2010年8月26日)http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/dimensions.html
  • Kornreich,戴夫。“维度是什么?”问问科学家吧。1999年1月。(2010年8月26日)http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=4
  • 沃格特,妮可。天文学110G:天文学导论:宇宙膨胀新墨西哥州立大学,2010。(2010年8月26日)http://astronomy.nmsu.edu/nicole/teaching/ASTR110/lectures/lecture28/slide01.html
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