四維空間是一個時空的概念。簡單來說，任何具有四維的空間都可以被稱為“四維空間”。不過，日常生活所提及的“四維空間”，大多數都是指愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的“四維時空”概念。根據愛因斯坦的概念，我們的宇宙是由時間和空間構成。時空的關係，是在空間的架構上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又加了一條時間軸，而這條時間的軸是一條虛數值的軸。

我們習慣於處理三個物理維度和一個額外維度的時間，當我們在宇宙中移動時，但是兩組科學家已經證明了第四個空間維度可以超出上下左右、左和右，以及向前和向後的極限。

正如你所期望的那樣，這是彎曲的物理定律，所涉及的實驗在一定程度上是理論和非常複雜的，並且觸及我們的老朋友量子力學。

透過將兩個特別設計的2D設定放在一起，兩個獨立的研究團隊——一個在歐洲，一個在美國——透過所謂的量子霍爾效應，透過某種限制和測量電子的方式，來窺見這個第四空間維度。

“物理上，我們沒有4D空間系統，但是我們可以利用這個低維繫統來訪問4D量子霍爾物理，因為高維繫統是在結構的複雜性中編碼的，”來自美國賓州州立大學的Mikael Rechtsman的研究人員，在Gizmodo網站上對Ryan f . Mandelbaum說。

“也許我們可以在更高維度上提出新的物理，然後設計出能夠在低維度上利用高維物理學的裝置。”

換句話說，就像三維物體投射2D陰影一樣，科學家們已經成功地觀察到一個4D物體潛在的三維陰影——即使我們不能真正看到4D物體本身。這可以在科學的基礎上解開一些新的發現。

漢克斯對一些相當先進的計算——獲得了2016年諾貝爾物理學獎——我們知道量子霍爾效應指出了第四空間維度的存在。

這些新的實驗所做的是給我們一幅關於第四維度可能產生的影響的圖片。

歐洲團隊的安裝過程中，原子冷卻到接近絕對零度，並透過鐳射的使用者放置在2D柵格中，被研究者描述為“一個像雞蛋一樣的光晶體”。

隨著額外的鐳射的加入，這個團隊能夠實現一個量子“電荷泵”來激發被捕獲的原子並使它們運動。研究人員發現的運動的微小變化與4D量子霍爾效應的產生有一定的聯絡——增加了第四個空間維度可以被某種程度上被訪問的可能性。

美國的實驗也使用了鐳射，這一次是控制光束透過一塊玻璃。透過操縱光來模擬電場對帶電粒子的影響，可以觀察到4D量子霍爾效應的後果。當然，我們不能在物理上接觸這個4D世界——我們被困在三維空間裡——但是科學家們認為量子力學可以給我們一個影象，從而增強我們對宇宙的有限理解。

另一種思考方式是，這個影片，如果我們是一個2D平臺的影片遊戲角色，然後突然在3D遊戲中漫遊。我們的視角是二維的，但是當我們移動的時候，我們會看到扭曲和翻轉，因為3D世界被摺疊成一個二維平面。

這一研究也顯示了同樣的扭曲，暗示了我們現在所能看到的更大的4D世界。

所以我們還不能去第四次空間維度的旅行——但是我們有更多的證據證明它是存在的，更好的想法是它是如何運作的。研究團隊現在希望在這些研究的基礎上進一步研究，並在未來探索一些更先進的物理學。

直接看四維空間可能會很抽象，那麼我們從一維空間開始看吧~

假如我們都是一維空間的居民，我們在看二維空間中的一條線是能看見什麼？沒錯，我們能看到的是一個點，也就是這個線的“截面”！假如紅色代表我們能觀測的範圍，藍色代表線的運動方向，那麼我們能看到的現象是什麼呢？我們能夠看到，一個點出現突然在我們視野範圍內，然後一段時間後又突然消失。沒錯，這個點就是這個線在我們一維空間的“截面”！

現在我們來到二維空間，如果三維空間中，有一個球體向我們運動，透過我們所在的“面”，我們又能看到什麼？一個圓嗎？別急別急，仔細想想，我們是二次元生物！只能看見我們這個平面的東西！我們不能俯視這個平面哦！所以，從側面看，我們只能看到一條“線”！那麼，這個球向我們運動時，整個過程是怎樣的呢？有一說一，是這樣的：我們先看到了一個點，然後這個點變成了一條線，這個線先變長，當球的一半透過我們這個截面時，線的長度變到最大，然後逐漸變短，最後成為一個點，然後消失。費了半天勁，我們終於想明白了這是怎麼回事，長舒一口~~且慢！我們作為二維空間的居民，真的只能看到這麼點東西嗎？我們可以定義這個線上每一個點與我們的距離，也就是說，如果這個線上所有的距離到我們這裡都相同，說明這個線是一條直線！如果這個線上不相同的點到我們的距離都不同，我們就可以斷定，這是一個曲線！所以，我們看到的不光是一個線邊長再變短的過程，更是一個曲線變長再變短的過程哦！

注意我們的視角

好啦，終於輪到我們從三維空間看四維的東西啦！那麼，按照之前的邏輯，每一個維度的空間，看到東西的都是更高維度在這一維度的“截面”，而作為觀測者，我們僅能看到比我們所處維度更“低”一個層次的事物，例如，線上空間我們只能看見“點”，在面空間我們只能定義“線”，而按照這個理論上在三維空間觀測，我們卻只能看見“面”。不對啊！我在三維空間能看見三維的物體啊！朋友別急哈，把刀先放下，我們慢慢分析~你認為你看到的真的是“三維物體”嗎？非也非也，你看到的只是“面的組合”！線是怎麼定義的？我們說，“點動成線”在一維空間，我們奈何不了它，但是在二維空間呢？我們能看見一條線。因為我們從兩條軸上觀測了它。當然三維空間的面進行旋轉，平移，我們可以三個方向觀測到它的“三個面”（小時候我們學過的三檢視，其實就是三個面）！也就是說，我們看到的“物體”並不是真正的三維物體，我們看到的只是它們的面的組合！而它內部的結構，這整個物體的空間屬性，我們是不知道的。比如兩個完全相同的盒子，其中一個盒子裡有一隻小貓，如果小貓不發出動靜，僅僅透過觀測，你只能看見兩個完全相同的盒子，你不會知道哪個盒子裡有貓。因為你看到的只是盒子的若干個面，而不是整個盒子本身。

那麼既然以上邏輯成立，那麼我們就可以得出以下推論：我們在三維空間看到的一切，都是四維空間的物體，在三維空間的截面。而且我們看到的，都是一個“面”。那麼我們作為觀測者，站在三維角度，仍然可以看到對方，也就是說，我們看到的“人”也都是這些“人”在四維空間的截面。那麼就是說，人至少，是存在於四維空間的，不然怎麼能看到“人”的四維空間截面呢？所以我們得出，人“至少”是一種四維生物，更高維的推測，我們目前沒有依據討論。說道這裡，我們基本就可以結案啦！當然你可能一直有一個疑問，時間是什麼？時間不是一個維度嗎？我們之前的討論似乎一直沒有提到“時間”，但其實，在我們說到“運動”的時候，我們就已經把“時間”這個東西扯進來了。運動就是由事物在一段時間內空間屬性的變化而定義的，所以時間可以說，使我們之前一直使用的一個空間中的“特殊量度”，它是不能獨立於空間而存在的，不如說，時間本來就是客觀空間所擁有的一個屬性。如果認為時間是一個另外的維度，那也沒有錯，就像用千克和斤都能描述物理質量，我們只需要給前面所有定義的維度加一就可以了。

那麼最後做個小測試收尾吧~假如你今天晚上九點，要在電腦前看我的文章，我們怎樣用“四維空間”來分析你呢？

你，是四維甚至高於四維空間的你，在晚上九點這個時間，在電腦前的，在三維空間所觀測的，四維空間的你的一個截面！