真的有多維度空間嗎（存在多維度空間嗎）

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本文目錄:

• 1、我們身邊都是三維，真的有存在四維世界嗎？

• 2、宇宙中真的有《三體》所描述的多維空間存在嗎？

• 3、高維空間真的存在嗎？科學家通過實驗或已找到額外維度存在的證據(jù)

• 4、世界究竟有幾維空間

一、我們身邊都是三維，真的有存在四維世界嗎？

雖說人類一直生活在三維世界中，但是根據(jù)科學家的推測，宇宙是其實是有很多維度的。但是人類被控在三維世界中無法向更高的維度探索。不過科學家研究表明，世界上或許真的存在四維世界。

證實四維空間存在的是十九世紀中期德國的一名安靜且多病的數(shù)學家，名叫波恩哈德·黎曼。他的同事說，他除了身體狀況差一點之外還是一名疑病患者。然而就是這樣一個多病災的普通人在今后的人生中為學科界做出了不可磨滅的貢獻。

他的祖母在他上中學的時候去世了，著給了他帶來了非常的大的打擊，曾因此病倒在床。成績優(yōu)異的他后來入到了自己喜歡的大學，學習哲學和神學。入學之初本來是學習神學的黎曼因為對數(shù)學的興趣后來轉到了數(shù)學學科。

黎曼大學期間還獲得了去柏林大學進修的機會，因為受到導師的影響，不久他就轉學到了柏林大學，自此便開始了對數(shù)學的研究。兩年學習后他回到了母校，這時他已經對數(shù)學有了全新的認識。在1851年時就成功的論證了即柯西-黎曼方程 。他的成就卻不止如此，他隨后還在研究過程中利用狄利克雷這一原理闡述出了黎曼映射定理 。而這個定理也成為了函數(shù)的理論基礎。幾年之后又發(fā)揚了微分幾何的研究，并建立了黎曼空間概念，包括將歐氏幾何、非歐幾何納入他的體系中，這同時也證明了四維空間的存在。

也正是因為他對四維空間的證實，極大的推動了科學界關于多維空間理論的研究?，F(xiàn)在科學普遍認為，在四維空間中，時間和空間一樣是一個可以跨越的變量。希望有一天人類可以通過自己的科學研究，進入到四維空間一探究竟。

二、宇宙中真的有《三體》所描述的多維空間存在嗎？

存在，超弦理論是物理學家追求統(tǒng)一理論的最自然的結果。愛因斯坦建立相對論之后自然地想到要統(tǒng)一當時公知的兩種相互作用萬有引力和電磁力。他花費了后半生近40年的主要精力去尋求和建立一個統(tǒng)一理論，但沒有成功?，F(xiàn)在回過頭來看歷史，愛因斯坦的失敗并不奇怪。實際上自然界還存在另外兩種相互作用力弱力和強力。現(xiàn)在已經知道，自然界中總共4種相互作用力除萬有引力之外的3種都可有量子理論來描述，電磁、弱和強相互作用力的形成是用假設相互交換“量子”來解釋的。

但是，引力的形成完全是另一回事，愛因斯坦的廣義相對論是用物質影響空間的幾何性質來解釋引力的。在這一圖像中，彌漫在空間中的物質使空間彎曲了，而彎曲的空間決定粒子的運動。人們也可以模仿解釋電磁力的方法來解釋引力，這時物質交換的“量子”稱為引力子，但這一嘗試卻遇到了原則上的困難－－量子化后的廣義相對論是不可重整的，因此，量子化和廣義相對論是相互不自洽的。

超弦理論是人們拋棄了基本粒子是點粒子的假設而代之以基本粒子是一維弦的假設而建立起來的自洽的理論，自然界中的各種不同粒子都是一維弦的不同振動模式。與以往量子場論和規(guī)范理論不同的是，超弦理論要求引力存在，也要求規(guī)范原理和超對稱。

超弦理論認為，粒子并不存在，存在的只是弦在空間運動；各種不同的粒子只不過是弦的不同振動模式而已。自然界中所發(fā)生的一切相互作用，所有的物質和能量，都可以用弦的分裂和結合來解釋。

弦的運動是非常復雜，以至于三維空間已經無法容納它的運動軌跡，必須有高達十維的空間才能滿足它的運動，就像人的運動復雜到無法在二維平面中完成，而必須在三維空間中完成一樣。

三、高維空間真的存在嗎？科學家通過實驗或已找到額外維度存在的證據(jù)

在文學中，有很多小說中討論了額外維度的存在。另一方面，在物理學中，我們的宇宙包含超過三個空間維度的可能性是在20世紀20年代愛因斯坦廣義相對論之后首次提出的。現(xiàn)代弦理論--試圖使愛因斯坦的觀點與量子力學定律相一致--甚至假定了世界包括了多達10個維度。

在完全不同的背景下，由伊曼紐爾·布洛赫教授和奧德齊爾伯格教授領導的一個國際研究小組，現(xiàn)在已經展示了一種在現(xiàn)實世界實驗中觀察高維空間的方法。

利用被周期性調制的二維超晶格所束縛的超原子，科學家們可以觀察到一種新的量子霍爾效應的動力學版本，這種效應將在四維系統(tǒng)中發(fā)生。當帶電粒子在二維平面上運動時，就會產生霍爾效應。磁場產生洛倫茲力，使粒子在與其運動正交的方向偏轉。這體現(xiàn)在橫向霍爾電壓的出現(xiàn)中。

1980，克勞斯·馮·克利辛做出了一個了不起的發(fā)現(xiàn)：在低溫和強磁場下，這種電壓只能得到一定的量子化值。此外，無論實驗樣品的具體性質如何，這些值都是相同的。這一驚人的事實后來被證明，它與描述電子在如此低能量下的行為的量子力學波函數(shù)的拓撲有關--這是大衛(wèi)·索利斯于2016獲得諾貝爾物理學獎的開創(chuàng)性工作。

2013，奧德.齊爾伯格和合作者們認識到，四維量子霍爾效應的關鍵特征也應該在二維特定的隨時間變化的系統(tǒng)中顯現(xiàn)，即拓撲電荷泵，這構成了高維模型的一個動態(tài)版本。1983，Thouless指出，通過周期性地調制一維系統(tǒng)，可以產生粒子的量子化輸運，這種反應在數(shù)學上相當于二維量子霍爾效應。因此，在正交方向上組合兩個這樣的系統(tǒng)，就可以觀察到4D中預測的非線性霍爾電流。

伊曼紐爾·布洛赫集團現(xiàn)在已經做到了這一點。首先，原子云被冷卻到接近絕對零度，并放置在二維光學晶格中。這種光學晶格是由一定波長的反射激光束沿兩個正交方向的干涉產生的。由此產生的電位類似于雞蛋盒狀的“光晶體”，原子在其中移動。通過在每個方向加入另一束不同波長的激光束，就形成了一個所謂的超晶格。

研究人員可以通過在同一軸上引入不同波長光束之間恒定的微小角度來實現(xiàn)所提出的二維拓撲電荷泵，同時通過稍微移動附加激光束的波長，在正交方向上動態(tài)地改變勢的形狀。

當在時間上調節(jié)電勢時，原子主要朝調制的方向移動，并以量子化的方式移動--這是與Thouless預言的二維量子霍爾效應對應的線性(即1d)響應。

但除此之外，慕尼黑團隊也觀察到橫向上有輕微的漂移，盡管在整個實驗過程中，這個方向的晶格勢仍然是靜態(tài)的。這種橫向運動相當于非線性霍爾響應--這是4D霍爾效應的本質特征。通過仔細監(jiān)測和分析在這個過程中原子在超晶格中的位置，科學家可以進一步證明這種運動是量子化的，從而揭示了4D中霍爾效應的量子性質。

這一結果現(xiàn)在已經發(fā)表在“自然”雜志上，并由美國的一個研究小組進行了補充性的工作，該研究小組利用光子結構研究了由于4D量子霍爾效應而伴隨著這一運動的復雜的邊界現(xiàn)象。這些論文共同提供了高維量子霍爾系統(tǒng)物理的第一次實驗，這為未來提供了許多迷人的前景。這些問題包括我們理解宇宙的基本問題，如量子關聯(lián)和維數(shù)的相互作用，宇宙磁場的產生和量子引力。

哈佛大學的物理學家麗莎.藍道爾（Lisa.Randall）曾在實驗室做過一個關于核裂變的實驗，在這個實驗的過程中她意外地發(fā)現(xiàn)，有一些微粒竟然憑空消失了。根據(jù)麗莎.藍道爾的介紹，這些微粒既沒有留下能量，也沒有轉變成其他物質，就這樣“莫名其妙地不見了”。

對于這個現(xiàn)象，科學家認為，這些微粒很可能不是憑空消失，而是進了入另一個隱藏的維度中，這個維度其實就在我們身邊，但卻因為太過細微以至于我們無法觀測到。

高維空間和靈魂關系的 探索

據(jù)鳳凰衛(wèi)視報道：美國時間2010年5月3日，哈佛大學著名物理學家、量子物理學家美女教授麗莎·藍道爾向媒體宣稱，自2001年以來聯(lián)合美國著名物理學家John Swegle、康涅狄克大學的心理學教授肯耐斯－瑞恩博士、荷蘭Rijnstate醫(yī)院心血管中心的沛姆－凡－拉曼爾醫(yī)生、美國著名心理學家雷蒙－穆迪博士、英國著名外科醫(yī)生山姆－帕尼爾研究靈魂是否存在的科學證據(jù)。

經過9年的精心研究和無數(shù)次的試驗。已經取得了突破性的進展，證明靈魂確實存在，有望將在2012年向全人類莊嚴宣告靈魂存在的最權威的科學證據(jù)。屆時人們不得不佩服人類祖先的智慧，在幾千年前就認為有靈魂存在。同時麗莎·藍道爾也擔心，一旦科學界公布靈魂存在的證據(jù)，世界上很多人將不懼怕死亡，自殺或極端事件也將上升。這是她不希望看到的結果。

科學家們試圖通過粒子對撞機 探索 量子宇宙，重現(xiàn)約140億年前誕生宇宙的大爆炸后的情形。哈佛美女教授挑戰(zhàn)愛因斯坦，認為還有另一個神秘空間和世界存在。在哈佛大學的一間實驗室里，一位女教授正在做一個核裂變的實驗。突然，她發(fā)現(xiàn)一個微粒竟然離奇地消失得無影無蹤。它會跑到哪兒去？女教授大膽提出一個新的設想：我們的世界中存在一個人類所看不到的第五維空間。

麗莎·藍道爾大膽設想立刻引起了國際物理學界的震驚。根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論，人類生存的三維空間加上時間軸，構成的是“四維時空”。于是，哈佛美女教授挑戰(zhàn)愛因斯坦的消息一時傳遍了全球。那么，這個神秘的第五維空間到底是什么？這位美女教授麗莎·藍道爾說：“在我的一次實驗中，一些微粒莫名其妙地消失了，我認為它們是跑到了我們看不到的另外的空間里去了。它們其實離我們并不遙遠，只是很好的隱藏了起來?！?/p>

藍道爾將這個“我們看不到的空間”稱為“第五維空間”。如果藍道爾所說的第五維空間存在，那么為什么我們會看不到它？藍道爾教授解釋說：“這個額外存在的維度非常微小，如果某些事物足夠的小，你就不能夠感受到它的存在?！?/p>

中國科學院理論物理研究所的研究員李淼解釋：這就好比我們看來就是一根線的物體，如果用放大鏡觀察，就可以發(fā)現(xiàn)其實里面還有另外的世界——里面的纖維有粗有細，有不同的方向。這就是我們看不見藍道爾教授假設的第五維空間的原因，因為維度太小了。李淼解釋說，“四維”是一個時空的概念。它是指人類存在的三維空間再加上一個時間。這是愛因斯坦在他的《廣義相對論》和《狹義相對論》中提及的概念。我們的宇宙是由時間和空間構成；時空的關系，是在空間的架構上，即在普通三維空間的長、寬、高三條軸外，又加上了一條時間軸。

在藍道爾教授的理論中，如果第五維空間真的存在，那么很可能還存在著另一個神秘的三維世界。這就是說，我們人類生活在一個無限大的五維空間中，不過，我們只能感知到其中的四維———空間和時間，另有一個維度我們無法看見。然而，就在這五個維度共同組成的空間中，還有另一個不為我們所知的三維世界存在。藍道爾說，那個“世界”的物質組成將完全不同于我們所能感知的這個世界——其化學成分和存在的力與我們的世界全然不同。在第五維空間，唯一與我們分享的就是重力。只有重力產生的能量，可以穿梭于兩個不同的“世界”。

目前，科學家們正在努力找出重力以外可以穿梭于兩個不同“世界”的其他物質。這樣一來，就可以找出存在于五維空間中的世界，甚至發(fā)現(xiàn)時光隧道。不過，藍道爾認為，人類目前還沒有能力離開賴以生存的這個世界。如果發(fā)現(xiàn)了第五維空間，就可以解決物理界一直以來的一個謎團：與電磁力和其他力相比，重力為什么會如此脆弱？比如，一塊小小的磁鐵就可以將曲別針吸起來，要知道，磁鐵的對手事實上是擁有地心引力的整個星球！

藍道爾透露說，最快在明年（2011年），她就可以把“第五維空間”從假設變成全新的理論。這是因為，歐洲原子核研究中心(CERN)目前正在瑞士和法國的邊境地下100多米深處，興建一臺世界規(guī)模最大的大型粒子對撞機。粒子對撞機正式投入使用后，便可觀察是不是有粒子消失，進入了人類看不到的“第五維空間”。屆時，一條周長27公里的環(huán)形隧道將把兩束質子加速到接近光速，然后讓它們以每秒8億次的速率迎面相撞，釋放出大量比質子更小的粒子，從而重現(xiàn)宇宙形成時發(fā)生大爆炸的情形。如果屆時有粒子消失無蹤，就可以證實后者進入了人類看不到的“第五度空間”。

早在1919年，波蘭人T-卡盧茲就將愛因斯坦的廣義相對論推廣到“五維時空”。此后，另一位科學家O-克雷恩將其發(fā)展而形成了新的Kaluza-Klein理論。

藍道爾教授說，在Kaluza-Klein模型中，存在這樣一些粒子，它們的一些物理特性讓人們感到很奇怪，比如質量。在這個模型里，這些粒子的質量總是莫名其妙地增加了。這些增加的質量是哪來的呢？“我們認為，這些質量一定跟額外維度空間中產生的動力有關。”藍道爾說，“它們依靠額外空間中的幾何學存在，而這個額外維度空間可能就是看不見的第五度空間。所以，我們要想尋找第五度空間，其中一種方法就是尋找這樣一些粒子。”

現(xiàn)年45歲的麗莎曾因美貌榮登美國《 時尚 》雜志，被譽為哈佛美女教授。身為哈佛大學理論物理學專業(yè)的博士，麗莎多年來潛心研究引力、時空的額外維度、膜宇宙模型和弦理論。她的代表著作《彎曲的旅行：揭開隱藏著的宇宙維度之謎》，由于深入淺出地談論了人類身處其中的宇宙故事，一舉入選《紐約時報》2005年 “100本最佳暢銷書”之列。2007年，麗莎被美國《時代》雜志評選為全球“100名最有影響力人物”之一，被公認為當今全球最權威的額外維度物理學家。

四、世界究竟有幾維空間

有四維空間。在四維空間中，時間呈線性進行，雖然未來不可預測，但源頭只有一個，將來也只有一個，不管下一秒將發(fā)生什么，即將發(fā)生的未來只有一個。同樣忽略了三維屬性后，我們將會發(fā)現(xiàn)，任意一個四維物體在時間軸上都表現(xiàn)為一條線段。

維度是事物“有聯(lián)系”的抽象概念的數(shù)量 ，“有聯(lián)系”的抽象概念指的是由多個抽象概念聯(lián)系而成的抽象概念，和任何一個組成它的抽象概念都有聯(lián)系，組成它的抽象概念的個數(shù)就是它變化的維度，如面積。

三維的世界是靜止的，當三維世界以時間為基準發(fā)生變化時，四維空間就產生了，如果把時間看作一根軸線，則這個軸線上的任意一個點，都是一個三維空間，也就是說無數(shù)個三維空間依據(jù)時間軸線集合，構成了四維空間。

擴展資料

按照愛因斯坦提出的四維空間劃分，點是零維；兩點之間的線是一維；無數(shù)條線組成的面是二維；在二維基礎上加上高，則是三維；三維加上時間就是四維。而在此之上，愛因斯坦等科學家都猜測，宇宙還存在著更高的維度。

這種猜測在不少的科幻小說里有更加形象的描述，比如我國科幻作者劉慈欣的《三體》里，就曾描述出一種高維度生命體的獨有攻擊方式。

它的原理是通過向目標文明所處的空間投放一種叫“二向箔”的武器，讓被攻擊的文明從高維空間迅速向低維空間跌落。雖然只是科幻小說家的一種猜想和藝術創(chuàng)作，但也讓我們對多維空間的概念有了更深刻的了解。

參考資料來源：百度百科—幾維空間

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