宇宙高维时空的奥秘

huangdao007

物理五维时空
　　人们通常喜欢思考空间的问题：一维的直线向着二维方向的扭曲能够成为曲线；二维的平面向着三维方向的扭曲而成为曲面，那么，三维的立体向着四维空间的扭曲会是如何的表现和存在状态呢？有高于三维的四维空间存在吗？它是什么样的呢？

　　在电影 (Flatland)中讲述了在一个二维世界中生活的一个正方形A的故事。在这个正方形A的眼中，生活在一维世界的国王——一条直线只能看到点，而他，这个二维世界的正方形A可以看到左右的线。当他到了三维世界中，他发现生活在三维世界中的人们拥有近乎神的力量，因为他们能在不打破二维中的保险箱的情况下从其中把东西（通过三维空间中的移动）取出，能看到二维世界中所有的东西，甚至能站在离二维世界几英寸的地方来保持「隐形」。 于是，他由此推出N 维与 N + 1 维之间会有什么样的关系了。那么，人们会好奇而思考：三维立体之外的3＋1维是一个什么样的空间呢？

     符合经验的、物理的高维时空，需要从现有的三维立体、四维时空的经验概念基础上发展认识，所以，需要先复习一下现有的时空、维度的概念和内涵。
　　在现有的维数概念中，零维度空间是一个点，无限小的点。无数的点在一个方向上叠加，形成一维直线，无数的线叠加构成了一个二维平面。无数的平面叠加构成了三维立体的空间。人们从立体认识三维空间，通过坐标系更深刻认识和理解了维的涵义。
　　我们将能引出新图形、新空间形态的向量称为维。而一个事物、图形和空间，需要几个相互不平行的方向的向量来撑出它，它就具有多少维数。直观地，一个空间的维数可以认为是一个人要想达到这个空间中所有的点，需要移动的所有不同方向的向量数目。
　　立体是三维的，至少需要三个互不平行的向量来张出这个立体空间。也就是说，需要三个相互不平行的向量上的移动才能到达空间中的所有点。也可以理解为无数平行的平面沿着另外一个向量叠加而成三维空间。
　　物理与数学都将时间作为一个维度来认识、描述。时间是可以用一个向量、一条轴线来描述的维度。时间与立体结合后，就产生运动。 在狭义相对论中，以一定速度运动的物体会导致长度变小、时间变慢的效应，时空与空间成为了可以相互融合、影响的一体，而人们用统一的时空来认识、描述物理现象了。
　　所以，对于现有的维度的内涵分析和新维度的产生，可以综合概括为，在物理空间的范畴内，相对于N维的空间而言， N + 1维的空间扩展和内涵，应该包含以下几个方面的内容：

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　1、代表一个新的向量的方向，或者说需要一个新的向量来张出这个空间；
　　2、在N + 1维的空间中，N + 1的向量可以到达该空间的任意一点；
　　3、N + 1维的空间中的点可以相对于N维空间而隐身；
　　4、N + 1维的空间可以投影到N 维空间中，构成N维空间中的存在内容。
　　5、在N 维空间中，可以分解为许多的于N-1维的空间。

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    1. 四维空间的点在哪里？
　　依照产生一个新维度的要求和特征，如果在现有的三维空间中，找不到这个点，或者说这个点不在现有的这个三维空间中，那么，它就相对于现有的四维时空而处于隐身状态，它就应该在N + 1维的这个4维空间中了。那么，在物理状态中存在这些点吗？它们在哪里呢？
　　我们先从最简单的三维立体入手，先暂时抛开时间维、时间点和运动，针对三维的立体空间的存在，寻找高于三维立体的空间点的存在。物理的实体可以用三维立体来描述和体现，人们一直也是将物理实体当作三维实体、三维立体来处理和认识的。既然是寻找物理中的高维点，所以，我们就对物理实体存在的状态、概念和内容进行深入的分析。如果在三维实体的物理存在中找到了相对于三维实体在而处于隐身状态的物理空间点，或者这个现有的三维立体空间的坐标无法到达的点，就标志着找到了高于三维空间的四维空间的点，也就揭示出了四维空间的存在。
　　物理的实体可以用三维立体来描述和体现，人们一直也是将物理实体当作三维实体、三维立体来处理和认识的。既然是寻找物理中的高维点，所以，我们就对物理实体存在的状态、概念和内容进行深入的分析。
　　
    在现有的实体观念中，认为这个实体是三维的，可以用三维立体坐标来描述。实体中的任何一个点，可以在三维的立体坐标中找到、到达和描述的；而且，这个立体中的各个点，是同性质的点，因而是可以相互叠加的；如果这个实体在坐标中移动，它内部的各个点也会跟随移动，这个三维实体各个点的位置在移动中也能够被实体的三维坐标而确定的。
　　如果是古希腊的朴素原子哲学思想，认为构成物体的元素是原子这样的实体物质，它不生不灭，不增不减，是实体物体的基点。那么，上述的物理实体作为三维立体的存在和描述，就是成立的。然而，现在物理学已经从表面的实体物体中，发现了晶粒、分子、原子、原子核、中子和质子、夸克等不同层次的存在和点。

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如果面对表面三维实体中由晶粒点构成的三维立体空间，我们就无法在这个三维实体的三维空间坐标中描述、找到、到达原子点、原子核点、电子点、质子点、夸克点等存在点，也就意味着它们不存在于我们表面时空中的这个实体的三维空间中，从而揭示出了另外空间的存在。或者认为，对应的原子核点、中子点可以相对于表面时空中的三维实体的三维空间而隐身。

    所以，对于一个三维实体的存在，描述其实体存在的三维的立体坐标只能表述其中某一层次点所构成的三维立体状态和内容，而不能同时描述、到达该物理实体中不同层次的点。那么，这些不同层次的点相对于表面层次的三维空间、存在和坐标，就处于隐身状态。就代表着它们处于高于表面三维立体的空间中，从而揭示出了高于三维立体空间的四维空间存在。这个四维空间包含了这个实体的不同层次的三维空间的三维粒子，就是包含了晶粒、分子、原子、原子核、中子和质子、夸克等不同层次的三维空间的三维粒子，也就可以看作是这些不同层次的三维空间的三维粒子叠加而形成的四维空间和实体存在。
　　现在，对于物理实体而言，原来的三维立体坐标加上一个能够体现不同层次存在的方向和坐标，就可以到达这个实体中不同层次的点了，可以到达这个实体中的任何一个点了。那么，这个新的方向和维该如何定义、描述呢？

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           2.第四维的方向
　　人们依据三维实体的时空观，借助于显微镜的工具，不断发现了表面三维实体存在中不同层次的晶粒、分子、原子、原子核、质子、中子、电子、夸克等三维实体粒子，人们被自己这种不断的研究成果和发现所震撼、所陶醉。人们也因此继续被自己的三维实体观所制约，而忘记了、忽略了自己向下、向微观研究的过程和方向，体现着一个向量的方向，体现着宇宙存在的更深刻内涵、过程和方向，当然同时也体现着人生命存在的局限而导致的认识的局限。
　　三维实体的观念实在太普遍、太自然了，人们向微观探索的不断的新发现也太吸引人了，其实这也体现着宇宙的存在的奇妙。当人们向着微观领域的研究不断取得进展的时候，人们回首宏观时空，蓦然发现，微观的物质存在规律与宏观的物质存在规律和时空竟然被割裂开了。人们不得不接受这样的存在「事实」，以至于又形成了微观与宏观就是不同的存在时空的观念。当然人们又始终相信，宇宙是整体存在的，微观与宏观是应该统一存在的。那么，问题究竟出在哪里呢？问题在于：三维实体观念的根深蒂固制约着人们的思想，在向着微观不断探索的过程中，惊叹于不断发现的三维微观粒子的立体状态、运动状态和相互作用内容，而忽略了人们是在沿着一个向量、一个维在向前探索着、进步着，而陷入了一种思想和观念的思维误区中，而把这个向微观研究的过程和方法给忽略了、给遗弃了、而熟视无睹了。