为什么时间被认为是第四维?
这时候的维数大多停留在死板的数学上,在数学家的书里已经沉寂太久了。这很自然,因为大家都这么认为的地方永远不会有太多的反对意见,而且维度仅限于三维,已经沉寂了100多年。
直到1915,一个36岁的中年人摸着他的烟斗,创造性地给出了时间,这是以秒而不是厘米为单位的一个量纲概念。
这个人是谁,自然大家一看就知道,这个全新的概念突然有了“时空”这个名字。
正是在广义相对论提出的同时,维度的概念一下子迷住了全世界的科学家。
在把时间作为第四维度的过程中,困惑和怀疑是不可避免的,当时的大多数科学家和此时的我们一样,对此深有异议。因为在这四个维度中,时间的单位不同于其他三个维度,即使有很大的平台,很多人也非常愿意区别对待时间和其他三个维度。
这个观点,从纯数学和哲学的角度来看,时间确实不应该和其他三个维度放在同一个概念(维度)上考虑。但这是我们的传统观点,也是经典物理学的观点。
根据数学和哲学,前三个维度可以描述为:点是基于点的0维,点是基于直线的1维,点是基于平面的2维,点是基于体积的3维。进一步解释,描述(定位)点上的点就是点本身,不需要参数;描述(定位)直线上的一个点需要1个参数(坐标值);描述(定位)平面上的一个点需要两个参数(坐标值);描述(定位)体积上的点需要三个参数(坐标值)。
基于此,我们应该得出这样的结论:直线基于平面是4维的,基于直线是6维的,基于平面是9维的。进一步解释,两点可以确定一条直线,所以描述(定位)一条直线需要平面上2×2个参数(坐标值),体上2×3个参数(坐标值);一个平面可以由一条线的三个点来确定,所以需要3×3个参数(坐标值)来描述(定位)物体上的一个平面。
但是宇宙是一个物理世界,很多事情单纯从数学和哲学的角度是无法完全解释的。
物理和数学的这种差异最可笑的表现就是,大量的物理学家往往以自己的理论不被数学家理解为荣。
在物理世界中,维度往往有这样一个特点:假设直线上有两个点(第一维度),正常情况下一个点要跨越两点之间的距离。
但如果引入第二维度(平面),情况就不一样了。因为二次元的存在,一条线不仅有长度还有宽度,在一条线的外围还有无数条与之相似的线。
此时,如果线上的点想要到达上述位置,完全可以沿着线的宽度绕道到达那个位置。这个时候,如果你站在线上,你会发现一个奇怪的现象。前一个点突然消失,过一段时间后又出现在另一个点上,这对于第一维度的点来说是不可思议的。
同样,二次元中的一个点可以通过一个平行于它的平面突然回到二次元中的另一个点,二次元中的点也看到了类似于在一维中看到的现象。
从这个角度来看,维度是增量的,高维度中的点可以任意到达低维度中的任意位置。