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  • 1 # 再見小南門

    這裡,有必要對所謂的零維空間、一維空間、和二維空間做一下說明。一般的陳述都說:零維空間是一個點,一維空間是一條線,二維空間是一個平面。這其實是一種形象的說法。在數學體系中,空間實際意味著變數的集合。零維空間意味著沒變數,唯一的意義是它在高維空間中的參照位置。它既不是現實空間中的一個點,也沒有大小、沒有方向。同理,數學中一維、二維、三維空間雖然以形象的線、面、體來對應,但這些空間只具有幾何性質而並不具有物理性質。也就是說,我們可以形象地描述它們的長度、面積、體積、形狀;但是我們不能賦予線以粗細、面以薄厚、體以輕重的概念。特別在現實的物理世界,能量的傳遞是無法在三維以下的空間進行的。因此,雖然說線上有無數個點、面上有無數條線、體中有無數個面,這些都只是我們思維中形象的概念。

    所以一維、二維有生物的假設本身就是一個錯誤的前提。因為那根本就不是真正的物理空間,也沒有物理空間可以存在。

    物理世界的四維空間

    在數學上有各種多維空間,但目前為止,我們認識的物理世界只是四維,即三維空間加一維時間。現代微觀物理學提到的高維空間是另一層意思,只有數學意義。四維時空是構成真實世界的最低維度,我們的世界恰好是四維,至於高維真實空間,至少現在我們還無法感知。我在一個帖子上說過一個例子,一把尺子在三維空間裡(不含時間)轉動,其長度不變,但旋轉它時,它的各座標值均發生了變化,且座標之間是有聯絡的。四維時空的意義就是時間是第四維座標,它與空間座標是有聯絡的,也就是說時空是統一的,不可分割的整體,它們是一種”此消彼長”的關係。四維時空不僅限於此,由質能關係知,質量和能量實際是一回事,質量(或能量)並不是獨立的,而是與運動狀態相關的,比如速度越大,質量越大。在四維時空裡,質量(或能量)實際是四維動量的第四維分量,動量是描述物質運動的量,因此質量與運動狀態有關就是理所當然的了。在四維時空裡,動量和能量實現了統一,稱為能量動量四矢。另外在四維時空裡還定義了四維速度,四維加速度,四維力,電磁場方程組的四維形式等。值得一提的是,電磁場方程組的四維形式更加完美,完全統一了電和磁,電場和磁場用一個統一的電磁場張量來描述。四維時空的物理定律比三維定律要完美的多,這說明我們的世界的確是四維的。可以說至少它比牛頓力學要完美的多。至少由它的完美性,我們不能對它妄加懷疑。在狹義相對論中,時間與空間構成了一個不可分割的整體——四維時空,能量與動量也構成了一個不可分割的整體——四維動量。這說明自然界一些看似毫不相干的量之間可能存在深刻的聯絡。在今後論及廣義相對論時我們還會看到,時空與能量動量四矢之間也存在著深刻的聯絡。

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