时间和空间的性质及其维数
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时间空间维度模型
时间和空间是我们理解和描述世界的基本维度。
以下是一个简单的时间空间维度模型的描述:
1. 时间维度:时间是一个单向的维度,从过去到现在再到未来。
我们可以将时间分为不同的单位,如秒、分钟、小时、天、月、年等。
时间的流逝是不可逆的,我们只能向前移动。
2. 空间维度:空间是我们所处的三维世界,包括长度、宽度和高度。
在空间维度中,我们可以通过坐标系统来确定物体的位置。
空间中的物体可以相互作用和影响。
3. 时间和空间的关系:时间和空间是相互关联的。
在物理学中,爱因斯坦的相对论表明,时间和空间是一个整体,被称为时空。
物体的运动和引力会影响时空的结构,导致时间的流逝速度和空间的曲率发生变化。
4. 多维时间和空间:除了三维空间和一维时间,一些理论还提出了更高维度的时间和空间概念。
例如,在弦理论中,宇宙可能具有额外的维度,这些维度可能是卷曲的或微小的,我们无法直接感知。
这个时间空间维度模型是一个基本的框架,帮助我们理解和描述世界的运作方式。
然而,需要注意的是,这只是一个简化的模型,实际的时间空间结构可能比我们目前所了解的更为复杂。
对于更深入的研究,需要借助于物理学、数学和哲学等领域的知识。
自然科学知识:空间与时间的本质和特性空间与时间的本质和特性自古以来,人们对于空间与时间的本质和特性所产生的探究一直未曾停止。
如今,随着科学技术的不断进步和人类智慧的不断开拓,对于这一话题的认识与理解也愈加清晰和深刻。
本文将从科学的角度,阐述空间和时间的本质和特性。
一、空间的本质和特性空间,一直以来都是人类探索的重要领域。
空间的本质,一直是一个哲学上的难点。
从现代数学和物理学的角度来看,空间是一种幾何结构,它由内点的集合构成,同时也满足一些公理。
空间具有三个基本性质,即无限扩展、各个方向的一致性和连续性。
这些性质为研究和利用空间提供了基础和架构。
空间的特性也是我们需要了解的部分。
空间是一个抽象、无法触摸的概念,但是我们可以通过现代科技手段来获取和利用空间,以及引申出一些未知的物理现象。
所谓的3D技术,就是把一个空间内的物体映射到一个二维平面上,再通过空间感官来让我们看到点、线、面、体的运动变化。
重力波探测和银河系的探究,也是通过对空间的探索来揭示出一些外界的信息。
另外,还有时空的弯曲,就是通过物质引力作用所描述出的。
二、时间的本质和特性时间,作为人类最基本的物理量之一,也是为了探究宇宙诸多纷繁复杂的现象所开始建立的。
时间的本质,可从不同学科领域来进行探讨,例如:数学、物理学和哲学。
从量子物理学的观点来看,时间仅仅是大约10^{-43}秒的量子力学时间,也就是普朗克时间,而从相对论的观点来看,时间也是相对的,这就是相对论的著名理论——爱因斯坦相对性理论,它是一种连续时空的观点。
时间也有其特性,它是非物质属性和连续不断性属性的结合。
我们可以把时间看成一个银行里的账单,时间流逝就是我们的账单在不断变化,历史不断积累而形成的。
人们可以把生命中的某一个时刻抽象出来,把时间分割成一个个瞬间。
由于时间的无限之性,在自然界中并不存在时间的单位大小。
时间只是逐渐的过去,每一个时刻的累积,才会让时间的概念成为我们对于宇宙变化的观察。
时间维度空间维度价值纬度观点
摘要:
一、时间维度
1.时间的概念与定义
2.时间的测量与划分
3.时间的应用与价值
二、空间维度
1.空间的概念与定义
2.空间的测量与划分
3.空间的应用与价值
三、价值纬度
1.价值的定义与内涵
2.价值的判断与衡量
3.价值的选择与实现
四、观点
1.时间维度与空间维度的关系
2.时间维度与价值纬度的关系
3.空间维度与价值纬度的关系
正文:
一、时间维度
时间是一种基本的物理量,它描述了事物发展的先后顺序。
时间可以按照
日历、钟表等工具进行测量,被划分为过去、现在和未来三个阶段。
在科学研究、生产劳动和社会生活中,时间具有重要的应用价值,如计时、计划和组织等。
二、空间维度
空间是事物存在的场所和范围,是物体运动和相互关系的场所。
空间可以按照长度、宽度和高度等维度进行测量和划分。
在科学研究、生产劳动和社会生活中,空间具有重要的应用价值,如建筑设计、交通运输和资源利用等。
三、价值纬度
价值是人们对事物重要性和有用性的评价,是推动人们行为和决策的内在动力。
价值可以按照经济、社会、文化和生态等纬度进行判断和衡量。
在科学研究、生产劳动和社会生活中,价值具有重要的应用价值,如资源配置、道德评价和审美等。
四、观点
时间维度、空间维度和价值纬度是相互联系、相互影响的。
时间维度决定事物的发展顺序,影响人们对事物的认识和评价;空间维度决定事物存在的范围,影响人们的生产和生活;价值纬度决定事物的意义和重要性,影响人们的行为和决策。
时间和空间的本质与维度时间和空间是我们日常生活中经常感知到的两个基本概念。
时间指的是一种连续的流动,事物在时间维度上的演变和变化;而空间则涉及位置、距离和尺寸等方面的概念。
这两个概念是我们理解世界的基石,但它们的本质和维度是否超出我们的理解范围呢?首先,关于时间的本质与维度,我们可以从物理学的角度来思考。
在相对论中,爱因斯坦提出了时间相对性的理论,即时间并非绝对存在,而是取决于观察者的参考系。
这意味着时间是与观察者的相对速度有关的。
相对论的出现颠覆了我们对于时间的传统认识,使我们开始思考时间的本质和维度是否存在更深层次的理解。
另一方面,一些学者提出了时间是一种维度的观点,即时间和空间可以被统一起来,形成时空维度。
这种观点最早由德国数学家默塞尔提出,并在后来的物理学发展中得到了验证。
根据这一观点,我们生活在一个由四个维度构成的宇宙中,其中三个维度是空间维度,而一个维度是时间维度。
这种观点不仅用于物理学的研究,还被应用于更广泛的领域,如哲学和文学等领域的探讨。
然而,虽然我们有了一些关于时间的新认识,但对于时间的本质和维度,我们仍然无法完全解答。
时间是否有起点和终点?时间是否是连续的还是离散的?这些问题仍然存在着巨大的争议和猜测。
例如,一些物理学家认为宇宙的起源是从一个奇点开始的,同时也认为时间是连续的;而一些哲学家则认为时间是离散的,以一系列的瞬间或时刻为单位存在。
这些观点之间的差异说明了时间本质和维度的复杂性和困扰。
与时间相伴的还有空间,它们相互依存、相互交织。
虽然我们习惯于将空间看作一个三维的结构,但在物理学中,空间还被推广到了更高的维度。
超过三个空间维度的概念也被一些理论所提及,如弦理论和引力理论等。
这些理论认为,我们所感知的三维空间只是一个相对观察者的视角,宇宙可能存在着更多隐藏的维度。
这些隐藏的维度可能在非常微小的尺度上存在,并且相互缠绕、扭曲。
这种观点使我们重新思考了空间的本质和维度。
总而言之,时间和空间的本质与维度是一个复杂而令人着迷的问题。
十一维空间是什么?它是由什么构成的?空间+时间=宇宙空间=宇时间=宙空间,英文名Space,与时间相对的一种物质存在形式,表现为长度、宽度高度。
也指数字空间、物理空间与宇宙空间。
物质存在的一种客观形式,由长度、宽度、高度表现出来。
与“时间”相对。
通常指四方上下。
所以,空间是由物质构成的。
”道可道,非常道。
名可名,非常名。
无名天地之始;有名万物之母。
故常无,欲以观其妙;常有,欲以观其徼。
此两者,同出而异名,同谓之玄。
玄之又玄,众妙之门。
“十一维空间是什么?它是由什么构成的?我们生活的这个空间仅仅只是一个三维空间,但是其中却蕴含了天和大地,包容了许许多多的东西。
下面小编要说的这种空间是十一维空间,很多人都不知道十一维空间是什么,十一维空间是根据90年代提出的M理论,宇宙是11维的,由震动的平面构成的。
一、十一维空间是什么十一维空间是以90年代提出的M理论(多种超弦理论的综和)作为基础的,此理论认为,宇宙是11维的,由震动的平面构成的。
在爱因斯坦那里,宇宙只是4维的(3维空间和1维时间),现代物理学则认为还有7维空间我们看不见。
要想理解十一维空间,首先要明白一个问题,那就是高维度空间和高纬度时空是两个不同的概念,高维度时空和高维度空间是不同的。
举例来说,在三维空间中只有一个时间维度,潘洛斯阶梯在三维空间中根本构造不出来,但它是一个伪维度,即它的单位和其他三个维度不同。
四维空间的第四维仍然和三维空间的维度具有相同性质,时间仍是伪维度。
因此,不可把时空和空间混为一谈。
二、一维到十一维空间图解了解了十一维空间是什么之后,我们来看看一维到十一维空间图解。
无论是在《星际穿越》还是《三体》中,均对空间维度提出了一些很有意思的说法,关于维度的讨论,一直以来在科幻迷群体中的讨论也一直没有停止过,对于十一维空间的理解确实需要一些脑洞,那么,从一维到十一维,对于空间维度的解释究竟是怎样的呢?首先得从零维说起。
零维是一个没有长度、没有宽度、没有高度的点;一维是一条没有宽度、没有高度的线;二维是一个没有高度的平面;三维就是有长、有宽、有高的空间,很直观,因为我们就是眼睛所见就是3维的空间。
物理学中的时间和空间是一个非常深刻的话题。
理解时间和空间,可以帮助我们更好地理解物理学中的许多基本概念。
在本文中,我们将介绍物理学中时间和空间的概念,在此基础上探讨一些相关主题。
时间和空间是物理学中最基本的概念之一。
我们都知道,时间是流逝的,而空间包括我们所处的三维空间和我们无法感知的第四维空间。
在物理学中,时间是用秒来表示的,空间是用米来表示的。
这两个概念的基本单位是秒和米。
不是独立的,它们是相互作用的。
时间的流逝是空间物质运动的表现,物质的运动是与时间和空间的相互作用密切相关的。
这种相互作用在物理学中被称为时空。
在物理学中,时间和空间的性质是非常重要的。
时间的性质是它是不可逆转的,也就是说时间只能从过去到未来,不可能从未来到过去。
这个过程是由热力学第二定律决定的。
空间的性质则是它是相对的。
这个性质最早由爱因斯坦提出,被称为相对论。
相对论是一个描述空间、时间和引力的理论。
在相对论中,时间和空间是相互依存的。
如果两个物体相对静止,它们的时间和空间的长度是一致的。
但是,如果它们相对运动,时间和空间的长度将发生变化。
这种时间和空间的压缩和舒展的现象在物理学中被称为狭义相对论的时间膨胀和长度收缩。
物理学中有一个非常有趣的概念——虫洞。
虫洞是一个连接不同时间和空间的通道。
如果通过虫洞,可以在瞬间移动到宇宙中的另一个地方,或者在时间上向前或向后移动。
正如我们所知道的,物理学中存在很多未解之谜,虫洞的存在也是其中之一。
虫洞是否真实存在,仍然是一个未解之谜。
此外,物理学中还存在一个非常有趣的时空神秘现象——黑洞。
黑洞是一个引力场非常强大的天体,它的引力非常强大,可以吞噬一切物质。
黑洞的中心是一个无底洞,称为奇点。
黑洞是一种非常神秘的物体,它存在许多未解之谜,吸引了很多科学家深入研究。
在一些科幻小说中,还出现了一个相对论中的概念——时间旅行。
时间旅行是指在时间上向前或向后移动的现象。
它可以用虫洞来实现。
在科幻小说中,时间旅行被广泛运用,是很多经典故事的主题。
有关维数公式大全
维数在不同的领域中有不同的概念和公式。
下面是几个常见的维数概念及其相关的公式:
1.几何学中的维数:
●点的维数:0维
●线的维数:1维
●平面的维数:2维
●立体的维数:3维
●n维空间:由n个独立的坐标轴组成
2.线性代数中的维数:
●向量空间的维数:如果一个向量空间中的一组向量是线性无关的,那么这组
向量构成的子空间的维数是这些向量的个数。
3.拓扑学中的维数:
●拓扑维数:指拓扑空间中的某些特性,比如曲线、表面或高维结构。
●欧几里得空间中的维数:是指空间的维数,通常表示为n,表示该空间可以
由n个坐标轴表示。
4.流形的维数:
●流形维数:指曲线、曲面、高维曲面等特殊的几何对象的维数。
●切空间的维数:某一点上的流形局部类似于欧几里得空间,切空间的维数是
这种类似的度量。
5.信息论中的维数:
●香农熵:在信息论中,表示信息的平均度量。
对于离散型随机变量,香农熵
被定义为:H(X)=−∑p(x)logp(x)。
6.物理学中的维数:
●时空维数:通常指宇宙的四维时空,三维空间加上时间维。
不同领域的维数概念和相关公式有很多,以上只是其中的一部分。
时间与空间的本质及其特性(节选)相对论对时间和空间的认识不可能是终极的认识,就是说,人类对时间和空间的认识还会不断深入而不会总是停留在相对论的认识上。
相对论的时空观源于洛伦兹变换、相对性原理、爱因斯坦场方程和引力几何化观念。
种种迹象表明,上述四个来源中至少有两个是靠不住的。
所以有必要深入讨论时空问题。
犯了从有限到无限的推广的错误。
有些东西还真不能从有限推广到无限。
有些人犯了从有限到无限的推广的错误。
有些东西还真不能从有限推广到无限。
例如,有限空间存在一个边界框架(有限正是边界划定的),但是,无限空间就没有(也不可能有)边界框架,不需要划定边界(划了边界就不是无限了)。
空间离不开物质是一种旧观念。
空间离不开物质正是相对论时空观的精髓。
本章首先定义了绝对静止系、时间和空间,阐述了形式时间的本质,随后讨论了洛伦兹变换的物理意义。
利用“双螺旋对钟法”等思想实验揭示了狭义相对论中与广义相对论无关的时间疑难和空间疑难。
利用逻辑方法揭露了“在形式上能得到‘同时’具有相对性的洛伦兹变换中的那个‘同时性因子’是辐向多普勒频移的反映,并不是‘同时’具有相对性的逻辑根源。
认为‘同时’具有相对性的结论是盲目扩大洛伦兹变换的适用范围所致”。
相对论在理想实验(如著名的雷击火车理想实验)中说明的“同时”的相对性,是因忽略多普勒频移效应而产生的错觉,不是逻辑结论。
场强几乎为零的广袤宇宙中与恒星发出的光无关的微波背景辐射的整体是绝对静止的。
一种客观实在有多种客观反映是至理,也是能用多种方法验证一种客观存在的原因。
只能用光信号对钟(验证同时和不同时)相当于承认一种客观实在只有一种客观反映。
“相对同时的量”与对钟信号的速度有关,说明该“量”的大小是不确定的(即相对同时的公认量是定义的)。
利用光信号对钟时,忽略已经发生了的多普勒效应的影响很难得到符合逻辑的结论。
既定因果关系中的原因和结果之间是由客观规律联系着的,不应该与观察者的运动状态有关。
宇宙中的时间与空间宇宙是一个浩瀚无垠的存在,包含了各种神秘的事物和现象。
时间与空间是构成宇宙的基本要素,它们相互交织、相互影响,探索时间与空间的奥秘,有助于我们更好地理解宇宙的本质和演化。
一、时间的定义和特性时间是我们用来量度事物变化和持续的概念。
在宇宙中,时间是一种有序的流动,指示着物体在宇宙中的运动和演化。
时间的流动是不可逆转的,一切事物都受时间的限制。
根据相对论理论,时间的流逝速度是相对的,不同的物体在不同的速度下,时间的流逝速度也会有所不同。
二、空间的定义和特性空间是宇宙的基本构成单位。
它是三维的,包括了长度、宽度和高度。
宇宙中的空间是无限延展的,其中包含了无数的星系、星云、恒星和行星。
空间的结构是由引力和物质分布所决定的,大质量物体会扭曲空间结构,形成引力场。
通过探测和观测,我们可以了解宇宙空间的分布和结构。
三、时间与空间的关联时间和空间不是独立的存在,它们相互依赖、相互影响。
根据爱因斯坦的相对论理论,时间和空间是统一的,被统称为时空。
时空的弯曲与物体的质量和运动状态有关,大质量物体会扭曲时空结构,影响光线的传播路径,使光线呈现弯曲现象。
在宇宙中的极端条件下,如黑洞附近,时空扭曲变得非常剧烈。
黑洞是由于恒星坍缩而形成的,质量非常庞大,以至于它会产生巨大的引力,使周围的时空被扭曲得无法想象。
在黑洞内部,时间变得非常缓慢,甚至似乎停滞不动。
这种时空的扭曲和时间的变化,使得黑洞成为了科学家们研究的焦点。
四、人类对时间与空间的认知人类一直对时间与空间的本质和奥秘充满好奇。
科学家们通过各种实验和观测,努力揭示宇宙中时间与空间的规律和特性。
随着科技的进步,人类能够观测到更远的宇宙,对时间与空间的了解也更为深入。
同时,人类的生活与宇宙中的时间与空间密切相关。
我们的生活受时间的限制,长久以来,人们试图寻找延长寿命的方法,希望超越时间的束缚。
而空间也是我们探索的对象,在宇宙中探险的梦想驱使下,人类不断研发太空技术,试图突破地球的束缚,探索更广阔的宇宙。
空间和时间知识点归纳总结空间和时间是物理学中最基础的概念,它们构成了我们理解宇宙的框架。
在物理学的发展史上,对空间和时间的理解经历了多次重大的变革。
在牛顿力学中,空间和时间被视为绝对的、独立的实体。
牛顿认为空间是无限的、均匀的,时间则是均匀流逝的,与空间无关。
这种观点在很长一段时间内被广泛接受。
然而,到了20世纪初,爱因斯坦的相对论彻底改变了我们对空间和时间的认识。
在狭义相对论中,爱因斯坦提出,空间和时间并不是独立的,而是相互联系的,构成了一个统一的四维时空结构。
在不同的惯性参考系中,空间和时间的度量会发生变化,这就是著名的时间膨胀和长度收缩效应。
广义相对论进一步发展了这一观点,提出了时空弯曲的概念。
在广义相对论中,物质和能量的存在会影响周围的时空结构,使其发生弯曲。
这种弯曲决定了物体的运动轨迹,这就是引力的本质。
因此,空间和时间不再是绝对的背景,而是可以被物质和能量影响的动态实体。
除了相对论,量子力学也对空间和时间的理解提出了新的视角。
在量子力学中,空间和时间的连续性被打破,取而代之的是离散的量子态。
这意味着在极小的尺度上,空间和时间可能不再是连续的,而是以某种基本单位存在。
此外,现代宇宙学也对空间和时间的起源提出了新的见解。
根据大爆炸理论,宇宙起源于大约138亿年前的一个极小、极热的状态。
在这个过程中,空间和时间本身也是从无到有产生的。
这表明空间和时间可能并非永恒不变的,而是有一个明确的起点。
总的来说,空间和时间是物理学中最基本的概念,但它们的本质和性质远比我们最初想象的要复杂。
从牛顿力学到相对论,再到量子力学和宇宙学,科学家们对空间和时间的理解不断深化,揭示了它们在宇宙中的重要作用和奇妙特性。
随着科学的发展,我们对空间和时间的认识也在不断进步,为我们探索宇宙的奥秘提供了宝贵的视角。
空间与时间的维度探究引言在日常生活中,我们经常感知到空间和时间的存在,但很少会深入思考它们的本质和相互关系。
本文将探究空间与时间的维度,尝试拓展我们对宇宙和生命的理解。
一、空间的维度我们所生活的世界被认为是三维的,即我们可以在三个方向上进行移动:前后、左右、上下。
这是因为我们的感官和身体的限制造成的。
然而,科学家们提出了更多的维度概念,例如超越三维的四维空间或多维空间。
在物理学中,存在这样一种理论,即宇宙可能包含超过三维的空间维度,这一理论被称为“超弦理论”。
超弦理论认为,基本粒子并非点状物体,而是像小线一样的振动模式。
这些弦可以存在于一维乃至更高维度。
尽管我们难以想象这样的维度,但它们可能对于我们无法解释的现象提供了答案。
除了物理学,其他领域也在探讨空间维度的概念。
在心理学中,有一种现象被称为“空间折返效应”。
这是指当我们进入一个小房间或狭小的空间时,我们的感知会扭曲,导致我们错误地感觉空间更大或更小。
这提示了我们的大脑在处理空间信息时的一种特殊机制。
二、时间的维度时间是我们所处的世界中一个不可避免的存在。
它以线性的方式向前推进,从过去延伸至未来。
然而,物理学家们提出了时间可能是更为复杂的概念。
根据阿尔伯特·爱因斯坦的相对论,时间并非绝对的,而是与观察者的运动和引力场有关。
这意味着在不同的参考系中,时间可以流逝得更快或更慢。
这种现象被称为“时间膨胀”,并已得到实验证实。
除了相对论,其他领域也探讨了时间的不同维度。
在哲学中,有一种思想实验被称为“坦克尔盒子”。
假设有一个盒子里面有一只猫,同时还有一个放射性物质。
如果物质衰变,猫将会死亡。
根据量子力学的解释,直到盒子被打开,我们无法确定猫的状态。
这意味着在打开盒子之前,猫可能处于死亡和存活的叠加状态。
这种思想实验揭示了时间在量子领域中的非确定性和多样性。
结论空间与时间的维度是一个复杂而深奥的主题,远超过我们生活中常见的三维空间和线性时间。
时间和空间的性质及其维数付昱华(中海油研究总院,E-mail: fuyh1945@)摘要根据唯物辩证法,时间和空间都具有两重性,即绝对性和相对性。
没有绝对时间和绝对空间,相对时间和相对空间也就不存在,反之亦然。
但是,它们的地位又是不平等的。
绝对时间和绝对空间更重要,因为它们分别是相对时间和相对空间的参照系。
另外,绝对空间是平直的,而相对空间可以是平直的也可以是弯曲的。
至于时间和空间的维数,是一个极为复杂的问题,需要讨论的是复杂时间和复杂空间。
绝对空间是三维的,绝对时间是一维的(由三维绝对时间形成的)。
对于相对空间,可以有多维空间、分数维空间、复数维空间、变维空间。
对于相对时间,可以有与相对空间相对应的多维时间、分数维时间、复数维时间、变维时间。
换句话说,空间与时间的关系是一一对应关系。
针对一般认为空间是三维的、时间是一维的观点,根据分形理论关于自相似性和相似性的观点,得出对应于三维空间的三维时间。
应用相对论中的洛伦兹变换,导出一种特殊情况下三维时间的具体形式,并将其改写为变维分形的形式。
文中实例表明,建立多维时间和多维空间等框架,不仅是可能的,在某些情况下也是必须的。
关键词绝对时间,相对时间,绝对空间,相对空间,分形理论,变维分形,复杂时间,复杂空间前言时空理论的发展,走过了一条艰难曲折而又漫长的路。
最初由牛顿建立了绝对空间和绝对时间的理论。
这种时空观认为空间是个刚性的框架,而时间是均匀流逝着的。
时间与空间均不受任何物理过程的影响。
以后建立的相对论,提出了四维时空连续区的概念。
即任何一个物理事件都对应着四个数字:其中三个表示事件的地点,一个表示事件的时间。
爱因斯坦认为大量事件的总体构成一个四维时空连续区域,时空的性质与物体运动有关,其中包含着时间和空间不再是绝对的和彼此之间相互独立的含义。
随着量子理论的发展,又提出了时间和空间是事物之间的一种次序的观点。
尽管时空理论在不断发展,但是有一种观点始终未变,即一般认为,空间是三维的,时间是一维的。
时间、空间和维度如果宇宙没有时间和空间,世界将会怎么样?⽣命能够延续吗?我们可以呼吸吗?地球还在转动吗?在⾃然的国度⾥,只有三样东西是永恒的:⽇、⽉和星⾠;在⽣命的国度⾥,同样只有三样东西是永恒的:时间、空间和维度。
除此之外,别⽆他物。
从某种意义上来说,时间和空间构成⽣命的存在,有时间、有空间便有我们⽣活所需的万事万物,⽽维度成就⽣命的意义,我们的世界观、⼈⽣观和价值观由思考的维度所决定。
那么,⽣命需要什么样的时间,什么样的空间处于什么样的维度才能蜕变成我们渴望成为的模样呢?答案也许并不复杂。
⼀次很偶然的机会,⼀位名叫薛来的年轻科学家的演讲打动了我,他演讲的那篇《打破思维的墙》,是我听过的最棒的科学演讲。
他说,假如你和你最深爱的⼈站在⼀座墙的两⾯,这座墙⽆限⾼⽆限长⽽且推不倒,你唯⼀能够进⼊你爱⼈怀抱的⽅式就是穿过这堵墙。
请问,你能做到吗?当时,我⽤我最⼤的智慧和努⼒想要去回答这个问题,但是,我从头到脚,从脚到头审视着⾃⼰,最后还是不得不回答⼀句:做不到。
对于绝⼤对数⼈来说,这个问题⽆解。
虽然如此,这仍然不是⼀个⽆解的问题,它有属于它的答案,⽽这个答案与维度有关。
从最简单的维度来说,⼀个点代表零维度,那么⽆数零维的点就组成⼀维的线;⽆数⼀维的线在同⼀个坐标叠加便是代表⼆维的⾯;⽆数⼆维的⾯叠加便组成⼀个三维的空间。
照此说来,⽆数三维空间在同⼀个坐标叠加就会出现四维的超级⼤空间。
任何时候你遇到跨不过去的障碍,只要你进⼊更⾼的维度便轻松跨越。
为什么?想象你是⼀个点,⽣活在⼀条线上,你可以⾃由向前向后,当你前⾯有障碍物过不去怎么办?答案就是进⼊⼆维空间。
当你是⼀个在⾯上的点,你就可以绕过去,避开障碍物。
同样的,在⼆维空间遇到障碍,进⼊三维的空间便能⽆⽐轻松地解决。
那么,让我们回到开始,拥抱到爱⼈的答案就是:四维空间⽣命。
科学表明,⼈类的视觉归根到底是⼆维的,假如你能够突破你⾃⼰的思维,进⼊你的第四维空间,将时间倒回到这堵墙还没有建成的时候,跨过这堵墙,再快进到原来的时间,那么这堵墙就在你的背后,⽽你最深爱的⼈就在你眼前。
B 时间与空间维度任何文化体系总是一定时间和一定空间的人群所创造的。
任何文化系统或特质,都不能没有时空参照系。
我国古人,春秋时以‚宇‛指空间,‚宙‛指时间,所谓‚时空‛也就是‚宇宙‛——‚上下四方渭之宇,古往今来渭之宙‛。
以三维空间和一维时间密切联系的四维座标系考察文化系统间的运动,是很有必要的。
(《文化学概论》郭齐勇湖北人民出版社 1990.2 P250)所谓文化的时间性,是就文化发展中的持续性、阶段性来说的。
文化的时间性的内涵,包括:(1)文化在量上的累积和延续;(2)文化在质上的变异与区分,(3)文化特质在流传过程中的暂时性或长久性。
从时间维度上考察,文化体系发生、发展、成熟、衰亡、复兴、重构、再生的过程即是量上的累积(连续性)和质上的变异(阶段性)之矛盾的统一过程;也就是旧特质的衰退与新特质的增加的过程,其间亦不乏由量到质的转化、飞跃,即渐进过程的中断。
例如,从人类科技史上看,从常规科学到科学革命,再到常规科学和科学革命,展示了无数的运动过程。
从文化特质的绵延与变异来看,有的易于变迁,如服装款式,劳动工具;有的则难于变迁,如宗教信仰,哲学理论。
文化层文化中的时间概念影响着人们对于生存、创造、生命、未来、生活等所有方面的认识和追求,并最终形成了不同文化风格的文化形态或文化类型。
因此,在文化学的研究中,时间对文化的影响往往在诸如文化层等历史文化的凝固中,得到最直接的答案。
文化层的概念最初是由德国的文化学家格雷布内尔于1904年在柏林召开的人类学、民族学、史前学会议上提出来的,在这次会议上,他提交并演讲的论文题目就是《埃塞俄比亚文化圈及文化层》,后来,文化圈与文化层一道在文化界广泛流传开来。
什么叫文化层呢?所谓的文化层就是指在文化发展的历史进程中,存在着不同的层次,每一个层次都反映着不同时期的不同文化特征。
从本质意义上来说,文化层是文化累积的结果,正如考古发掘一样切开文化历史的横断面,我们可以看到不同的文化层被一层层地覆盖在地下,成为历史的积淀。
时间和空间是相关联的维度在我们的日常生活中,时间和空间是我们无法离开的两个维度。
无论我们走到哪里,时间和空间总是同时存在着。
它们彼此相互依存,相互影响,无法分割开来。
首先,让我们来探讨时间如何与空间相关联。
时间是一维度,它测量的是事件发生的顺序和持续的时间。
而空间是三维度,它描述的是物体在宇宙中的位置和延伸。
尽管它们的维度不同,但时间和空间之间存在着紧密的联系。
根据爱因斯坦的相对论,时间和空间不是独立存在的,它们以一种奇特的方式相互交织在一起。
时间和空间的交融导致了相对论的重要概念——时空。
时空是一个四维度的连续体,将时间和三维空间紧密地结合在一起。
因此,时间和空间不再是独立的实体,而是时空中的一个整体。
时空的交织导致了一系列的奇特现象。
其中最著名的就是时间的相对性。
根据相对论,时间的流逝是相对的,即不同的观测者在不同的速度和引力场中感受到的时间流逝速度是不同的。
这就意味着,时间的流逝并不是一个普遍适用的量度,而是与观察者的参考系有关的。
另一个与时间和空间相关联的现象是时间的弯曲。
根据相对论,质量和能量的存在会导致时空的弯曲。
当物体具有较大的质量或较高的能量时,它会像一个巨大的物体一样扭曲时空。
这就是我们所说的引力。
引力会使时间变得弯曲,使物体沿着弯曲的时空路径运动。
除了相对论之外,时间和空间还在其他领域产生了重要的影响。
在数学和物理学中,时间和空间是许多方程和理论的基础。
在数学中,时间和空间由坐标系来描述,通过坐标系中的点来表示物体的位置和事件的发生时间。
在物理学中,时间和空间被用来描述物理量的变化和运动,例如速度、加速度和力。
在生活中,时间和空间的关联也是不可忽视的。
我们在生活中做任何事情,都需要考虑时间和空间。
比如,我们需要计划和安排时间,合理利用我们的时间资源。
我们需要考虑到每个地点所需的时间,以便安排行程和旅行。
时间和空间的关系直接影响到我们的日常生活和行为。
此外,时间和空间的关联还体现在艺术和哲学中。
空间与时间的无限性什么是无限?如何理解时间和空间的无限性?一般的回答都是如下:( 1 ) 空间的无限指的是空间在三维广延性方面的无限; 时间的无限性指的是在一维持续性方面的无限,( 2 ) 运动着的物质世界的无限性决定时间和空间的无限性。
( 3 ) 整个宇宙的时间空间是无限的, 特定的具体的时间空间是有限的。
(4 ) 无数特定的有限时间和空间之总和构成无限的时间空间。
这样的定义或许本身就是一个自相矛盾体。
“空间的无限指的是空间在三维广延性方面的无限; 时间的无限性指的是在一维持续性方面的无限,”将空间和时间都放在了一个有限的范围内来定义无限。
有限中的无限,是不能认为是绝对无限的。
“时间的无限性指的是物质在持续性方面的无限性,即时间的一维性是无限的。
它总是一往无前地流逝着。
运动着的物体从任何一个时刻追溯它的过去和将来都是无穷无尽的。
”这个表述虽然把物质运动甚至运动都置于时间和空间之中,其实这物质及运动与时间空间并没有什么内在的、必然的联系。
因为时间空间的本质在这里已经被规定为三维方面的无穷延伸和一维方面的无穷持续,而运动者的物质充充其量是被放进去的。
这样来定义时间和空间的无限性并未能超出牛顿的“绝对时间”和“绝对空间的”的概念。
这种所谓的时间空间不是和具体的有限的事物处在同一矛盾统一体重的。
而是外在于有限的规定性。
这样来定义时间和空间的无限性就已经表现出割裂无限与有限的特征。
现行无限性理沦原则上承认物质世界和时间空间都是无限与有限的对立统一,但又把两者之间的对立统一关系表述为:整个物质世界是无限的,空间和时间也是无限的……特定的具体的物质运动形态是有限的,特定的物质运动形态所处的空间和时间也是有限的。
那么,两者是怎么统一起来的呢?“无限的物质世界是由无数特定的有限物质运动形态构成的。
有限的时间和空间也是由无数的有限时间和空间构成的。
”于是这对立的两者便统一起来了。
这种表述实际上是将两者割裂开了。
因为这样一来,无限与有限的适用对象与范围便是不一样,具体的事物便不具有无限的性质。
时间空间到底是怎么区分维度的四维空间是一个时空的概念。
简单来说,任何具有四维的空间都可以被称为“四维空间”。
不过,日常生活所提及的“四维空间”,大多数都是指爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念。
根据爱因斯坦的概念,我们的宇宙是由时间和空间构成。
时空的关系,是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又多了一条时间轴,而这条时间的轴是一条虚数值的轴。
根据爱因斯坦相对论所说:我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓四维空间。
由于我们在地球上所感觉到的时间很慢,所以不会明显的感觉到四维空间的存在,但一旦登上宇宙飞船或到达宇宙之中,使本身所在参照系的速度开始变快或开始接近光速时,我们能对比的找到时间的变化。
如果你在时速接近光速的飞船里航行,你的生命会比在地球上的人要长很多。
这里有一种势场所在,物质的能量会随着速度的改变而改变。
所以时间的变化及对比是以物质的速度为参照系的。
这就是时间为什么是四维空间的要素之一的原因。
什么是四维?现在的说法是三维空间加上时间这一维,构成所谓的四维空间。
然而,这种说法是一击即破的。
为什么?我们可以从二维来考虑。
一个二维生物(如果有的话),他们考虑所谓的三维空间绝对和我们所认识的三维空间不同——它们会把时间作为第三维,因为他们无法感受这一维的存在。
同样,我们现在也走进了这个误区,把时间算做第四维。
可能四维生物看到我们在宣扬这种思想时,也在为我们叹息。
那么时间算不算一维?在我看来,时间应该算是一维,即在多维生物本身的维度之外再加一维,构成新的N+1维空间,而且这样也有助于帮我们解决一些问题,也可以使我们对比三维维度更高的空间加深认识。
有一个更新的构想,即所有的维度都是由时间构成,没有时间,就没有空间,包括最基本的一维空间。
这应该好理解,因为没有时间,空间本身的存在就没有任何意义,因为时空本身就是不能分割的整体。
那么,为什么一种时间可以形成不同的维度空间?这里,我们可以把时间看成是一种可以分解的常量。
维度的区分
维度
维度,⼜称维数,是数学中独⽴参数的数⽬。
在物理学和哲学的领域内,指独⽴的时空坐标的数⽬。
0维:是⼀个⽆限⼩的点,没有长度。
1维:是⼀条⽆限长的线,只有长度。
2维:是⼀个平⾯,是由长度和宽度(或部分曲线)组成⾯积。
3维:是2维加上⾼度组成体积。
4维:分为时间上和空间上的4维,⼈们说的4维经常是指关于物体在时间线上的转移。
(4维准确来说有两种。
1.四维时空,是指三维空间加⼀维时间。
2.四维空间,只指四个维度的空间。
)
5维:四维运动产⽣了五维。
如何确定维度:关键是看我们确定⼀个对象所需的参数的个数。
数学中矩阵的维度
定义:在⼀定的前提下描述⼀个数学对象所需的参数个数。
例如:矩阵A m*n,它的维度就是m*n,因为确定矩阵A需要m*n个参数。
---这时的对象是矩阵整体。
计算机数组中的维度
定义:成功索引到数组具体元素所需的参数的个数。
例如:数组A=[[1,2],[2,6],[7,8]],则索引到元素1(A[0][0]=1),需要两个参数才能找到,故数组A的维度为2。
---这时的对象是数组内的具体元素。
时间和空间的性质及其维数付昱华(中海油研究总院,E-mail: fuyh1945@)摘要根据唯物辩证法,时间和空间都具有两重性,即绝对性和相对性。
没有绝对时间和绝对空间,相对时间和相对空间也就不存在,反之亦然。
但是,它们的地位又是不平等的。
绝对时间和绝对空间更重要,因为它们分别是相对时间和相对空间的参照系。
另外,绝对空间是平直的,而相对空间可以是平直的也可以是弯曲的。
至于时间和空间的维数,是一个极为复杂的问题,需要讨论的是复杂时间和复杂空间。
绝对空间是三维的,绝对时间是一维的(由三维绝对时间形成的)。
对于相对空间,可以有多维空间、分数维空间、复数维空间、变维空间。
对于相对时间,可以有与相对空间相对应的多维时间、分数维时间、复数维时间、变维时间。
换句话说,空间与时间的关系是一一对应关系。
针对一般认为空间是三维的、时间是一维的观点,根据分形理论关于自相似性和相似性的观点,得出对应于三维空间的三维时间。
应用相对论中的洛伦兹变换,导出一种特殊情况下三维时间的具体形式,并将其改写为变维分形的形式。
文中实例表明,建立多维时间和多维空间等框架,不仅是可能的,在某些情况下也是必须的。
关键词绝对时间,相对时间,绝对空间,相对空间,分形理论,变维分形,复杂时间,复杂空间前言时空理论的发展,走过了一条艰难曲折而又漫长的路。
最初由牛顿建立了绝对空间和绝对时间的理论。
这种时空观认为空间是个刚性的框架,而时间是均匀流逝着的。
时间与空间均不受任何物理过程的影响。
以后建立的相对论,提出了四维时空连续区的概念。
即任何一个物理事件都对应着四个数字:其中三个表示事件的地点,一个表示事件的时间。
爱因斯坦认为大量事件的总体构成一个四维时空连续区域,时空的性质与物体运动有关,其中包含着时间和空间不再是绝对的和彼此之间相互独立的含义。
随着量子理论的发展,又提出了时间和空间是事物之间的一种次序的观点。
尽管时空理论在不断发展,但是有一种观点始终未变,即一般认为,空间是三维的,时间是一维的。
时间是一维的观点,令人想起了欧几里德几何学的第五公设:过直线外一点只能做一条其平行线。
如所周知,只能做一条平行线的观点早已被非欧几何所突破。
既然如此,时间是一维的观点是否也应该突破呢?早在1982年,张树润在《潜科学杂志》上讨论了七维时空,提出时间是四维的。
笔者在不知张树润工作的情况下,于2002年9月提出三维时间和多维时间的观点。
在此基础上还可以讨论分数维时间、复数维时间和变维时间。
空间的维数同样需要重新考虑。
根据这种情况,本文提出复杂时间和复杂空间的概念,并对有关的问题进行初步探讨。
1时间和空间的绝对性和相对性根据唯物辩证法,时间和空间都具有两重性,即绝对性和相对性。
相对时间和相对空间是有条件的,暂时的,有限的;绝对时间和绝对空间是是无条件的,永恒的,无限的。
绝对和相对是相互依存的,二者缺一不可。
没有绝对时间和绝对空间,相对时间和相对空间也就不存在,反之亦然。
没有绝对时间和绝对空间,相对时间和相对空间就不能定义。
现在,如果说一个事物只有优点没有缺点,恐怕没有谁会相信。
不可能只存在相对时间和相对空间的道理,和不可能存在只有优点的事物的道理是一样的。
类似于绝对真理存在于相对真理之中,绝对时间和绝对空间只存在于相对时间和相对空间之中。
另一方面,绝对时间和相对时间之间,绝对空间和相对空间之间,它们的地位又是不平等的。
如果将绝对时间和相对时间看作是矛盾着的两方面,将绝对空间和相对空间也看作是矛盾着的两方面,则在矛盾着的两个方面中,必要一方面是主要的,他方面是次要的。
因此在某种意义上,可以认为绝对时间和绝对空间是主要的也是更重要的,因为它们分别是相对时间和相对空间的参照系。
当然,在另外一种意义上,也可以认为相对时间和相对空间是主要的也是更重要的。
因为矛盾的主要和非主要的方面,在一定条件下可以互相转化。
有一种否定绝对时间和绝对空间的观点认为,绝对时间和绝对空间在现实世界中是不存在的。
前面已经说过,绝对时间和绝对空间只存在于相对时间和相对空间之中,因此这种观点从哲学上来说显然是站不住脚的。
退一步来说,我们认为,这首先要分清是什么样的存在。
从某种意义上来说,现实世界中绝对时间和绝对空间可以是不存在的。
但是在抽象世界里,在数学和物理学的理论思维中,绝对时间和绝对空间可以是存在的。
换一句话说,现实世界中不存在的东西不等于不能定义,更不等于不能应用。
例如,数学上的点在现实世界中存在吗?不存在。
可是数学上的点一样可以定义,而且获得了极为广泛的应用。
例如在讨论天体运行时,地球和太阳都被处理成为“点”。
这样处理既方便其结果又符合实际情况。
爱因斯坦认为不需要引进一个具有特殊性质的“绝对静止的空间”,而他引入的“静系”,在某种意义上就是“绝对静止的空间”。
如何确定绝对空间和绝对时间?答曰:应该根据不同的问题和不同的条件,定义或者确定不同的绝对时间和绝对空间。
例如,可以将宇宙深处的某一个点定义为绝对空间的原点,据此就可以任意定义绝对空间的三个坐标轴。
然后在绝对空间的原点处放置一个世界上最准确的原子钟,该原子钟所计量的时间就是绝对时间。
这样处理会不会产生误差?肯定会产生误差。
但是误差同样是可以订正的。
例如,我们现在的计时系统已经是足够精确的了,但是隔一段时间,还是要进行订正。
例如若干年前,世界有关权威机构规定,那一年的最后一分钟,是六十一秒,而不是六十秒。
这就是在订正计时系统的误差。
至于如何将其他坐标系中的空间位置和时间换算成为绝对空间中的坐标和绝对时间,这是一个需要进一步研究的课题。
不过,与定义绝对空间的原点相比较,这个问题应该比较容易解决。
在目前可以暂时使用相对论的有关公式,直至证明相对论的公式是错误的时刻为止。
对于不同坐标系中的时间和空间如何互相换算?例如,宇宙飞船中,地球和月球上的时间和空间如何互相换算?空间的换算问题,是一个在数学中已经解决的问题,此处不再讨论。
对于时间的换算问题,要考虑绝对时间和相对时间两种情况。
对于绝对时间来说,宇宙飞船中的绝对时间和地球上的绝对时间是一样的,或者说绝对时间只有一个;因为按照牛顿的观点,绝对的、真实的和数学的时间,由其本性决定,自身均匀地流逝,它与一切外在事物无关。
对于相对时间来说,宇宙飞船中的相对时间和地球上和月球上的相对时间在一般情况下是不一样的。
如果采用相对论的观点,对于宇宙飞船中和地球上的人来说,双方都认为对方的相对时间比自己的相对时间要慢,而且慢的程度是一样的;但是对于第三方,例如从月球上看,宇宙飞船中的相对时间和地球上的相对时间都比月球上的相对时间要慢,不过慢的程度则是不一样的。
至于具体的换算关系,也可以暂时使用相对论的有关公式,直至得出比相对论更正确的公式时为止。
上面我们不止一次提到了相对论的有关公式只是在目前可以暂时使用。
至于其原因,可以进行如下分析。
首先研究宇宙飞船中时间变慢的程度是否可以用相对论来计算?答案是可能不能,至少在某些情况下是不能的。
关于这一点,看看爱因斯坦的原文就知道了。
在提出狭义相对论的论文‘论动体的电动力学’中,只给出了在飞船航线为任意折线的情况下,运动着的钟表所减慢的时间的计算方法。
接着爱因斯坦假设,这个计算方法对于飞船航线为连续曲线的情况仍然有效。
实际上,这个假设对于某些连续曲线可能是不正确的。
其原因是这样的,包括洛仑兹变换在内的狭义相对论,依据的是光速不变原理和相对性原理,没有考虑各种连续曲线的情况,因此这个计算方法不能保证对于任意连续曲线仍然有效。
还有许多更复杂的问题,例如如果一对双生子分别乘坐两艘飞船,从地球出发,开始时沿着完全相反的方向运行,以后自始至终以复杂的螺旋形曲线高速飞行,最后同时回到地球。
此时要问兄弟俩谁更年轻,这个问题如何用相对论解释?也许有的学者提出,这个问题可以用地球作为参照系来用相对论解决。
但是,地球是绕着太阳运行,太阳又是绕着银河系运行,考虑了这些问题将使问题变得极为复杂,甚至是无法解决。
因此,最终要提出建立在绝对空间和绝对时间基础上的超越相对论的理论才能解决。
另外,对于时间和空间的许多其他性质,也必须就绝对性和相对性分别考虑。
例如,关于空间到底是平直的还是弯曲的?我们认为:绝对空间是平直的,而相对空间可以是平直的也可以是弯曲的。
关于这些问题将在另文中讨论。
2复杂时间和复杂空间在讨论时间和空间的维数时,必须面对许多极为复杂的情况,因此需要引入复杂时间和复杂空间的概念。
换句话说,对于不同的情况,时间和空间的维数也是不同的。
一般来说,时间的维数和空间的维数是有对应关系的。
这主要是指,时间的维数对应于空间的维数。
先讨论绝对空间和绝对时间的维数。
绝对空间是三维的,这个问题似乎没有争论。
对应于三维绝对空间,本来应该有三维绝对时间。
但是,由于绝对空间是个刚性的框架,其三个坐标上的时间是一样的,所以绝对时间是一维的。
但是相对时间和相对空间的维数却是极为复杂的。
如果认为描述物体的运动需要应用三维空间,而相对时间与物体的运动有关,因此在这种情况下相对时间也是三维的。
然而,三维空间只能确定点的位置,但是不能确定点的转动。
如果考虑点围绕三个坐标轴的转动,就要再增加三维,成为六维空间。
需要说明的是,这种六维空间在船舶工程和建筑结构等领域早就应用了。
而对应于这种六维空间的时间就是六维时间。
对于其他情况,还可以讨论多维空间、分数维空间、复数维空间、变维空间。
以及与相对空间相对应的多维时间、分数维时间、复数维时间、变维时间。
换句话说,空间与时间的关系是一一对应关系。
下面讨论一些具体的问题。
3 分形理论的启示及三维时间分形理论自1967年问世以来,虽然只有短短几十年的历史,然而已在一些领域获得成功应用,它被用来揭示复杂现象中深藏的有组织结构。
许多科学家预言,在21世纪之中,无论是自然科学领域还是社会科学领域,应用分形方法都将取得重大成果。
分形理论的特点是引入了分维数的概念。
在传统的几何学中,维数为整数,例如点为0维,直线为1维,平面为2维等。
而在分形方法中,分维数D突破了整数的限制,例如海岸线的分维数D值可以取为1.02,1.25等。
在原有的分形理论中,分维数为常量,这种分形分布在双对数坐标上就是一条直线。
分形方法揭示的有组织结构的特征之一是自相似性。
例如,从飞机上拍摄的山地照片,与碎石堆的照片,以及显微镜中粗糙岩石表面的照片,是极为相似的,有时根本就无法区分。
再如,将海岸线的照片,与其放大1倍,2倍,5倍的照片放在一起,从其曲折的特征上看,也是无法区分的。
另外,对于同一段海岸线,如果分别用1m ,0.5m ,0.2m ,0.1m 等的尺子测量其长度,则测量的结果是不一样的,尺子越短,测量的长度越长。
上述自相似现象,在许多领域中都可以发现,因此他们都可以用分形方法来统一处理。