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什么是二维空间,科学解释让你一清二楚

2018-11-02 20:23:14来源:硬派科技

科学家说,对宇宙的探索最重要就是维度的探索,一旦打破维度界限,人也就变成了神。我们生活在三维空间,两点之间直线距离最短,当进入四维空间,那么两点之间就是折叠后的距离最短,光速可超越,时空会扭曲,那是一个凌驾在我们思想力之上的宇宙。

鱼离不开水,所以鱼认为的世界就是海洋,就像生活在井底的青蛙一样,同样认为井口的上方那一片天空就已经是天空的尽头了,而21世纪留给科学家们最大的问题之一是什么呢?那就是人类何时才能够找到新的维度,从而进入这个维度生活,比如目前科学家们已经发现了宇宙中最高维度在11层,但是人类连四维空间的入口还没有找到,那么四维空间究竟是什么样子的呢?

四维空间是什么样子的?科学家:会让我们认识到一个全新的宇宙

科学家认为那是一个奇妙的世界,而且会颠覆人类的认知,甚至会帮助我们认识到一个全新的宇宙,就像我们现在觉得这个宇宙就是漫漫无边际,哪怕猜测有,但是人类也无法看到,但也许四维空间的宇宙根本就不长这个样子,可是只有跳出了三维空间才会发现新的维度给我们展现的世界究竟是何种何样的!

四维空间是什么样子的?科学家:会让我们认识到一个全新的宇宙

我们的三维空间呈现出来的世界是立体的,万物都会有一个相交的点,两点相交出来的是一个平面,而三点就会是一个立体的世界,但是四维空间有可能会把时间和空间会交错在一起,那我来形成一个新的世界,这有可能就是四维空间,可是时间对我们来说太难以抓住了,倘若四维空间的入口被找到了,人类将会看见一个奇妙的世界,是以前从未看见过的,甚至地球上还有很多生物跟我们一起生活也说不定,只是我们看不见他们!

​如果一个宇宙由二维空间加一维时间构成,那么在其二维空间中发生了一个旋转,那么该怎么定义其角动量呢?如果这个旋转的物体是带电的,比如有一个环形的电流流动,那么磁场是朝向什么方向呢?

​为了简单明了的解释,小编就以大家能够接受的方法来表述。

我们看下图:

二维空间内如果发生了旋转会出现什么样的情况?

在时刻0,我们看到了一个上字;在时刻1,我们让它向左旋转90度;在时刻2,再次选择90度后上字已经朝下了;最后,在时刻4,它继续旋转了180度后返回正常位置。

从这张图中,我们看到一个现象,就是二维旋转不能让图像掉头。这里的掉头指的是上字的短横由竖线的右侧旋转到左侧,要做到这一点,必须以上字的竖线为旋转轴,并且脱离平面进入3D旋转后才能掉头。

如果我们把上字想象为二维生物,所谓掉头,就是让它回头看。

据说秒比乌斯带能够解决二维空间的掉头。我们看看以下这根培根肉秒比乌斯带:

二维空间内如果发生了旋转会出现什么样的情况?

注意到其中的上字在第一次循环回到原位时横线变成向左了,当然是底朝天;第二次循环后才重新向右。

知道原因是什么?我们看下图:

二维空间内如果发生了旋转会出现什么样的情况?

我们看到原来的纸带正反面都是底朝天的“上”字,但扭了一下粘在一起构成秒比乌斯带后,上字正好旋转了180度,自然横线就向左了。说到底,其实就是最上面第一张图展示的情况。

不过,我们并没有看见上字能掉头,也就是说二维生物不能回头看。该怎么做才能掉头呢?

至于第二个问题是:比如有一个环形的电流流动,那么磁场是朝向什么方向呢?

事实上,我们不可能在二维平面上制作线圈。原因很简单,在三维中的线圈投影到二维中去,只是一个圆而已。我们无法在二维平面中构建出线圈,除非把线圈做成螺线展开。

其次,按右手螺旋定则,当螺旋线圈中流过电流后,它的磁力线方向应当是垂直于纸面向外或者向内,也即磁力线方向是三维方向,而这是违背二维原则的。

由此可见,在二维平面中,右手螺旋定则不成立

二维空间封闭是圆,三维空间封闭是球,四维空间的封闭是什么?

​目前科学家公认的说法是克莱因瓶。这是物理世界中最神奇的瓶子,也是现实世界绝不可能存在的瓶子。这个瓶子完全没有内外之分,无论从什么曲面穿透这个瓶子,还是永远只能在这个瓶子外面。也有科学家认为,低维空间是高维空间的投影,就是圆是球的投影一样。也就是说,我们所生活的宇宙只是四维空间的一个映像。

关键词: 二维空间是什么

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