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什么是二維空間,科學解釋讓你一清二楚

2018-11-02 20:23:14來源:硬派科技

科學家說,對宇宙的探索最重要就是維度的探索,一旦打破維度界限,人也就變成了神。我們生活在三維空間,兩點之間直線距離最短,當進入四維空間,那么兩點之間就是折疊后的距離最短,光速可超越,時空會扭曲,那是一個凌駕在我們思想力之上的宇宙。

魚離不開水,所以魚認為的世界就是海洋,就像生活在井底的青蛙一樣,同樣認為井口的上方那一片天空就已經是天空的盡頭了,而21世紀留給科學家們最大的問題之一是什么呢?那就是人類何時才能夠找到新的維度,從而進入這個維度生活,比如目前科學家們已經發現了宇宙中最高維度在11層,但是人類連四維空間的入口還沒有找到,那么四維空間究竟是什么樣子的呢?

四維空間是什么樣子的?科學家:會讓我們認識到一個全新的宇宙

科學家認為那是一個奇妙的世界,而且會顛覆人類的認知,甚至會幫助我們認識到一個全新的宇宙,就像我們現在覺得這個宇宙就是漫漫無邊際,哪怕猜測有,但是人類也無法看到,但也許四維空間的宇宙根本就不長這個樣子,可是只有跳出了三維空間才會發現新的維度給我們展現的世界究竟是何種何樣的!

四維空間是什么樣子的?科學家:會讓我們認識到一個全新的宇宙

我們的三維空間呈現出來的世界是立體的,萬物都會有一個相交的點,兩點相交出來的是一個平面,而三點就會是一個立體的世界,但是四維空間有可能會把時間和空間會交錯在一起,那我來形成一個新的世界,這有可能就是四維空間,可是時間對我們來說太難以抓住了,倘若四維空間的入口被找到了,人類將會看見一個奇妙的世界,是以前從未看見過的,甚至地球上還有很多生物跟我們一起生活也說不定,只是我們看不見他們!

?如果一個宇宙由二維空間加一維時間構成,那么在其二維空間中發生了一個旋轉,那么該怎么定義其角動量呢?如果這個旋轉的物體是帶電的,比如有一個環形的電流流動,那么磁場是朝向什么方向呢?

?為了簡單明了的解釋,小編就以大家能夠接受的方法來表述。

我們看下圖:

二維空間內如果發生了旋轉會出現什么樣的情況?

在時刻0,我們看到了一個上字;在時刻1,我們讓它向左旋轉90度;在時刻2,再次選擇90度后上字已經朝下了;最后,在時刻4,它繼續旋轉了180度后返回正常位置。

從這張圖中,我們看到一個現象,就是二維旋轉不能讓圖像掉頭。這里的掉頭指的是上字的短橫由豎線的右側旋轉到左側,要做到這一點,必須以上字的豎線為旋轉軸,并且脫離平面進入3D旋轉后才能掉頭。

如果我們把上字想象為二維生物,所謂掉頭,就是讓它回頭看。

據說秒比烏斯帶能夠解決二維空間的掉頭。我們看看以下這根培根肉秒比烏斯帶:

二維空間內如果發生了旋轉會出現什么樣的情況?

注意到其中的上字在第一次循環回到原位時橫線變成向左了,當然是底朝天;第二次循環后才重新向右。

知道原因是什么?我們看下圖:

二維空間內如果發生了旋轉會出現什么樣的情況?

我們看到原來的紙帶正反面都是底朝天的“上”字,但扭了一下粘在一起構成秒比烏斯帶后,上字正好旋轉了180度,自然橫線就向左了。說到底,其實就是最上面第一張圖展示的情況。

不過,我們并沒有看見上字能掉頭,也就是說二維生物不能回頭看。該怎么做才能掉頭呢?

至于第二個問題是:比如有一個環形的電流流動,那么磁場是朝向什么方向呢?

事實上,我們不可能在二維平面上制作線圈。原因很簡單,在三維中的線圈投影到二維中去,只是一個圓而已。我們無法在二維平面中構建出線圈,除非把線圈做成螺線展開。

其次,按右手螺旋定則,當螺旋線圈中流過電流后,它的磁力線方向應當是垂直于紙面向外或者向內,也即磁力線方向是三維方向,而這是違背二維原則的。

由此可見,在二維平面中,右手螺旋定則不成立

二維空間封閉是圓,三維空間封閉是球,四維空間的封閉是什么?

?目前科學家公認的說法是克萊因瓶。這是物理世界中最神奇的瓶子,也是現實世界絕不可能存在的瓶子。這個瓶子完全沒有內外之分,無論從什么曲面穿透這個瓶子,還是永遠只能在這個瓶子外面。也有科學家認為,低維空間是高維空間的投影,就是圓是球的投影一樣。也就是說,我們所生活的宇宙只是四維空間的一個映像。

關鍵詞: 二維空間是什么

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