关于四维空间的电影

篇一：四维空间解说

四维空间

四维空间并不是指爱因斯坦广义相对论里的三维空间加一维时间，这是一个认识上的很大误区。事实上，时间维是独立于空间维的，一维空间也有时间，二维空间也有时间，三维空间也有时间，三维空间加上一维时间构成一个四维时空，这并不等同于纯粹的四维空间。黎曼几何之后的高维几何学已经发展了很多年，在超弦理论里宇宙的结构是九维空间加一维时间，而M理论里宇宙是十维空间加一维时间的十一维时空结构。

那么，四维空间究竟该怎样理解呢？如上图，两条互相垂直的直线构成了一个二维空间坐标轴；想像第三条直线穿过交点并垂直于前面两直线，就形成了一个三维空间的坐标轴；现在，想像有第四条直线从交点穿过，并且垂直于前面三条直线，就形成了一个四维空间坐标轴。然而，这条直线是不可能在三维空间里图出来的，它实际上延伸到坐标轴交点内部的四维空间中（在三维空间里，有前后左右上下六个方向；而在四维空间里，还要多出“里”“外”两个方向）。以此类推，如果有第五条直线垂直于前面四条直线，那么它必定存在于五维空间中。

前面是关于四维空间的描述，接下来我们再讨论一下四维图形。以三角形为例，在二维平面里，正三角形有三个顶点，并且假设边长等于1（图1）；如果有第四

个顶点与前面三个顶点的距离都等于1，那么这个点必定存在于三维空间中，构成一个三维的正四面体（图2）；以此类推，如果有第五个顶点与前面四个顶点的距离都等于1，那么这个点必定存在于四维空间中，构成一个四维的“超四面体”。因为这个图形无法在三维空间里画出来，我们只能用投影的方式研究它的性质。

如图3，正三角形的三条垂线相交得到垂心D，并且D与ABC分别形成三个钝角三角形。如果我们将垂心D“拉”到三维空间作为第四个顶点，就会得到图2的正四面体，原图中三个内部的钝角三角形到三维空间后都变成了外部的正三角形。同样，我们再在正四面体内部做垂线得到垂心E，E与ABCD分别形成四个“扁”四面体。如果我们将垂心E“拉”到四维空间作为第五个顶点，就会得到一个四维的“超四面体”，原图四个内部的“扁”四面体到四维空间后都变成了外部的正四面体。这个图形是由5个顶点、10条棱、10个三角面、5个四面体构成的“超体”，很难在脑海中想像出来，因为我们处于三维空间中。

有了上面的基础，我们开始探讨四维空间的一些重要性质及相关的神秘现象，因为这些图大都无法画出来，所以只能靠想像了。

1.三维切体与UFO变形

如同大家所熟悉的，如果用一个二维的平面去截取一个三维物体，从不同的角度切割会得到各种各样不同的平面图形。同理，如果用一个三维空间去切割一个四维物体，也会得到各种各样不同形状的三维“切体”。我们经常看到UFO报告里提到某些UFO具有“变形”的能力，高速运动尚可以接受，但变形就很难理解了。或许，这并不是因为它们真的在变形，而是因为这些UFO是四维结构的，我们所看到的不过是它自转的时候被我们所在的三维空间“切割”得到的不断变形的“切体”。（至于UFO为什么要自转，用广义相对论解释就是模拟重力；还记得007电影《太空城》里面，当那个环形宇宙空间站停止自转的时候，里面的人都因为失重飘了起来）

2.高维全貌与天眼

假设你是一个二维的平面人，生活在清明上河图里，你眼中的世界会是什么样子呢？是点和线！没错，你所看到的只能是一个由杂乱无章的点和线组成的世界，而只有到了三维世界，你才会发现那是一幅精美的图画。这也就意味着，一个人只有到了更高维的空间才能一览无余地看到所在空间的全貌；我们生活在三维空间里，但实际上我们看不到这个空间的全貌，如果我们在四维空间里观察这个世界，某些看似杂乱无章的古代遗迹可能就会变成一幅奇妙的图画。

还有类似“天眼”的现象。某些宗教修行到了一定阶段的人，能够坐在一间屋子里却看到整个城市——并不是像望远镜那样逐区扫描，而是一览无余地看到所有建筑、街道和行人。一个人即使视野再宽，想看到一个建筑的所有侧面也要绕着它走一圈，但是开了天眼的人却可以“同时”看到这个建筑的360度，这或许是因为此人的意识暂时进入了四维空间，在四维空间里观察三维空间的结果。

3.内部空间与透视

想像纸面上有一个细胞切面，如果你是一个二维的平面人，除非刺破它，否则永远看不到这个细胞里面有什么。然而我们在三维空间却可以一眼看到这个细胞的内部结构。这就意味着，在低维空间里原本属于内部的东西，到了高维空间都会变成外部的（前面三角形变四面体，四面体变超四面体的例子也展示了这种性质）。再形像一点说就是：低维空间不过是高维空间的表皮！由此我们再联想到一些透视的例子，如果一个人的视觉能够穿越维度的话，那么看到另一个人的内脏是很自然的结果（当然透视可能并不都是这种原因）。

4.封闭空间与穿墙术

在一个二维平面里，如果想围住一个人只要用一个封闭圆圈就可以了，但如果这个人能够进入三维空间就可以轻易跳出这个圈子。以此类推，在三维世界里用一个封闭空间就可以隔离一个人，但如果这个人能够进入四维空间也可以轻易跳出这个三维空间的隔离，这或许就是某些穿墙术的原理。

5.梅尔卡巴的高维扩展

熟悉神秘学的都认识左图是一个梅尔卡巴，又叫六芒星，是形成宇宙的基本结构之一。它由两个相交的正三角形构成，有六个顶点并且内接于一个圆形。但实际上那只是梅尔卡巴在二维平面的投影，梅尔卡巴本身是多维的，在每个维度的空间都有不同的展现。右图就是三维空间的梅尔卡巴，是由两个正四面体相交得到的“星形四面体”结构，有八个顶点并且内接于一个球体。由此我们可以联想，四维空间的梅尔卡巴是由两个相交的超四面体形成的“超星体”结构，有十个顶点并且内接于一个四维超球体之中。可见，某些神秘学几何图形如犹太教的卡巴拉、古印度教的梅尔卡巴、苏菲秘教九宫图、佛教曼陀罗、道家阴阳太极图等其实都是在二维平面上的简化版，真正的结构和意义要复杂得多。

6.莫比乌斯环、克菜因瓶及宇宙的边界

一个纸条有正面和反面，如果不充许从边界绕过去，有没有办法从一面到另一面呢？有，就是把这个纸条的一端扭转180度再和另一端连接起来，形成一个莫比乌斯环（如上面左图）。实际上，这个扭曲的二维结构是没有正反面之分的，仔

篇二：4维电影

4D电影 百科名片

4D电影示意图

4D影院是在3D

立体电影的基础上加环境特效模拟仿真而组成的新型影视产品。所谓4D电影，也叫四维电影；即三维的立体电影和周围环境模拟组成四维空间。 目录[隐藏]

定义

发展 电影设备

与3D影院区别

发展前景

定义

发展 电影设备

与3D影院区别

发展前景

定义

4d电影也叫四维电影，由三维立体电影和周围的环境模拟组成的四维空间，它是在3d立体电影的基础上加环境特效、模拟仿真而组成的新型影视产品，通过给观众以电影内容联动的物理刺激，来增强临场感的效果。当观众在看立体电影时，顺着影视内容的变化，可实时感受到风暴、雷电、下雨、撞击、喷洒水雾、拍腿等身边所发生与立体影象对应的事件,4D的座椅是具有喷水、喷气、振动、扫腿

4D电影院

等功能的，以气动为动力的。环境模拟仿真是指影院内安装有下雪、下雨、闪电、烟雾等特效设备，营造一种与影片内容相一致的环境。以上两类电影都有身临其境，惊险刺激的效果。这两项电影既有共性，也有个性。身临其镜、惊险刺激、感受科技是它们的共性；一个是在运动中感受刺激、一个是在视觉中感受刺激，这是它们的个性。

发展

4D电影，是立体电影和特技影院结合的产物。随着三维软件在国内越来越广泛的应用，4D电影也得到了飞速的发展。

运用三维软件制作立体电影有其独特的优势，如三维场景本身就具有立体特性，与立体成像相关的各种参数非常容易在软件环境中调节等。

4D影院最早出现在美国，如著名的蜘蛛侠、飞跃加州、T2等项目，都广泛采用了4D电影的形式。近年来，随着三维软件广泛运用于立体电影的制作，4D电影在国内也得到了飞速的发展，画面效果和现场特技的制作水平都有了长足的进步，先后在深圳、北京、上海、大连、成都、长春等地出现了几十家4D影院。这些影院大都出现在各种主题公园（乐园）、科普场所中，深受观众和游客的喜爱。

运用三维软件制作立体电影有其独特的优势，如三维场景本身就具有立体特性，与立体成像相关的各种参数非常容易在软件环境中调节等。所以，计算机三维技术应用于影视行业后，很快就出现了三维立体电影，如大家俗称的3D电影、4D电影。美国迪士尼乐园中的蜘蛛侠（SpiderMan），更是解决了“三维立体跟踪渲染”技术，使画面中的立体场景能够根据游客的运动轨迹自动地转换透视关系，能够适时地保持虚景（三维画面）和实景（现场布景）一致和连续的透视关系，大大提高了画面的真实感。

电影设备

银幕

银幕对电影欣赏经历产生几个方面的影响-最重要的是在电影画面质量方面：亮度,彩色还原和对比度并通过潜在银幕中的瑕疵分散注意力。银幕还能对银幕后扬声器系统的声学性能产生影响。所以影院的银幕是很重要的。

特殊眼镜道具

特殊眼镜道具：偏振光眼镜或红蓝立体眼镜

偏振光眼镜：常规的太阳镜能减少可见光，但抵御眩光的能力极弱。

4D电影影院

自1936年问世以来，偏光镜片只允许一个方向的光线通过（垂直面）而吸引所有其它方向色散的光线，通过这种方式，它可以减弱眩光。偏光与紫外线保护毫无关系，但大多数偏光镜片都含有阻挡紫外线的化学物质。

由于偏光镜能减少眩光，所以许多高尔夫球、钓鱼和户外运动爱好者对它十分钟情。建议司机和在计算机屏幕前工作的人使用。

通过一种特殊的层压工艺，为眼镜增加偏光过滤器。硬树脂和高折射率塑料镜片在铸造过程中都进行了偏光处理。在聚碳酸酯镜片还处于液体状态时，就将偏光薄膜加入其中。

单光、双焦和渐进镜片都有偏光过滤。部分常见的过滤颜色包括：

? 淡灰，35－43%的可见光穿透；

? 中度灰，有时与变色镜片和镜面镜片一起使用；

? 深灰，14－25%的可见光穿透；

? 淡褐色或茶色，27－29%的可见光穿透；

? 淡茶褐色，18－27%的可见光穿透；

? 黄色，68－71%的可见光穿透；

? 琥珀色，提供阻挡蓝光的高清晰度过滤器；

? 中灰或褐色，适合户内或计算机前使用，60%的可见光穿透。

动感特技座椅

它具有喷水、喷气、振动、扫腿等功能，以气动为动力，模拟出接近真实的环境效果，令人感觉惊险刺激。

数字音响系统

比如使用杜比或DTS，它们可以展现出令人感觉身临其境的环绕声场效果。 3D或4D立体影片

片源也是一个重要部分，毕竟没有影片这些又怎么享受呢……

立体眼镜

偏振光眼镜或红蓝立体眼镜

针对柱面画面效果的需要，专门设计和制造了适合于观看柱

4D电影影院

面电影的柱面偏振光眼镜（即“立体眼镜”）。使观众看到的影片左眼和右眼的图像不同，这样反映到人脑中的影像就是3D立体影像，从而创造置身其中的立体视觉空间。

偏振光眼镜：

常规的太阳镜能减少可见光，但抵御眩光的能力极弱。自1936年问世以来，偏光镜片只允许一个方向的光线通过（垂直面）而吸引所有其它方向色散的光线，通过这种方式，它可以减弱眩光。偏光与紫外线保护毫无关系，但大多数偏光镜片都含有阻挡紫外线的化学物质。

由于偏光镜能减少眩光，所以许多高尔夫球、钓鱼和户外运动爱好者对它十分钟情。建议司机和在计算机屏幕前工作的人使用。

通过一种特殊的层压工艺，为眼镜增加偏光过滤器。硬树脂和高折射率塑料镜片在铸造过程中都进行了偏光处理。在聚碳酸酯镜片还处于液体状态时，就将偏光薄膜加入其中。

红蓝立体眼镜 ：

单光、双焦和渐进镜片都有偏光过滤。部分常见的过滤颜色

4D电影影院

包括：

淡灰，35－43%的可见光穿透；

中度灰，有时与变色镜片和镜面镜片一起使用；

深灰，14－25%的可见光穿透；

淡褐色或茶色，27－29%的可见光穿透；

淡茶褐色，18－27%的可见光穿透；

黄色，68－71%的可见光穿透；

琥珀色，提供阻挡蓝光的高清晰度过滤器；

中灰或褐色，适合户内或计算机前使用，60%的可见光穿透。

与3D影院区别

3D立体影院

3D立体影院是在普通投影数字电影基础上，在片源制作时，片源画面使用左右眼错位2路显示，每通道投影画面使用2台投影机投射相关画面，通过偏振镜片与偏振眼镜，片源左右眼画面分别对映投射到观众左右眼球，从而产生立体临场效果。

观看4D电影用的眼镜

3D立体影院一般设计成弧幕形式，立体感更强。3D立体影院的设备构成上主要由片源播放设备，多通道融合处理设备，投影机（左右通道数×2），投影弧幕，偏振镜片，偏振影片，音响等其他设备。

4D动感影院

4D动感影院——是相对3D立体影院而言的，就是在3D立体影院基础上，加上观众周边环境的各种特效和专业动感座椅。环境特效一般是指闪电模拟/下雨模拟/降雪模拟/烟雾模拟/泡泡模拟/降热水滴/振动/喷雾模拟/喷气/喷雾/扫腿/耳风/耳音/刮风等其中的多项。形成了一种独特的表演形式，这就是当今十分流行的4D动感影院。

[1]

发展前景

我们常说的4D电影，是立体电影和特技影院结合的产物。随着三维软件在国内越来越广泛的应用，4D电影也得到了飞速的发展。运用三维软件制作立体电影有其独特的优势，如三维场景本身就具有立体特性，与立体成像相关的各种参数非常容易在软件环境中调节等。所以，计算机三维技术应用于影视行业后，很快就出现了三维立体电影，如大家俗称的3D电影、4D电影。美国迪士尼乐园中的蜘蛛侠（SpiderMan），更是解决了“三维立体跟踪渲染”技术，使画面中的立体场景能够根据游客的

篇三：带你进入四维空间

上次说到维度时，有人提到了如何理解四维空间的问题。这是一个非常有趣的话题，可是我一直没有用心写一下。前段时间网上出了一部片子叫做Dimensions: a walk through mathematics，据称里面详细介绍了四维空间。我本以为推荐一下这个片子就能少写一篇又臭又长的日志了的，没想到下下来看了之后发现该片奇差，不了解四维空间的人看了半天估计还是不了解四维空间。最近放假比较闲，打算慢慢来扯一下。如果你以前从来没细想过四维空间的话，相信今天你会有一种超凡脱俗的感觉。

现在，假设我是一个二维世界的人，我不能理解什么是“高度”，什么是“体”，什么是“空间”。你想向我描述三维世界中的立方体。你该怎么说呢？你或许会从立方体的展开图开始谈起：图(a)就是一个立方体的展开图，如果我们剪一个这种形状的纸板，我们可以把它折成一个正方体。我开始好奇了。

- 你说说该怎么做呢？

- 先把上面几个正方形折起来，把对应的边粘在一起??

- 等会儿呢等会儿呢，这几个正方形是稳定的形状呀，它们的边怎么可能挨到一起呢？

- 傻了吧！在二维世界中它们不是活动的，但是它们可以向第三维度弯折啊！给你画一个图(b)吧，这就是把上面那几个正方形粘合起来的样子，这就成了一个没有封顶、还差一面的正方体??

- 你耍赖！你这样弯折了之后正方形都不是正方形了，都变成梯形了！ - 不对，它们仍然是正方形。图(b)的六块区域其实都是正方形，只是由于透视作用，它们看上去好像变“斜”了。

- 嗯，好吧，你继续。

- 现在我们得到的是一个有盖的盒子。上面五个正方形（其中有四个由于处于第三维度而变了形）的“内部”已经形成了“空间”了，可以往里面放东西了。要想做成一个封闭的正方体，只需要把剩下的那个正方形合上去就行了，最终结果就像图(c)那样。

- 咦？图(c)里面，刚才最后要合上去的那个正方形到哪儿去了？ - 它就是最大的那个正方形。

- 胡说！那个大正方形是五个小正方形拼成的！这个大正方形刚才在图(b)

里也有！

- 不是的。图(b)里的大正方形的确是五个小正方形拼成的轮廓，但图(c)里的那个大正方形是真实存在的，它就是最后合上去的那一块。这个大正方形也并不是和那五个小正方形重叠在一起，它们在第三维中的层次是不同的。图(c)就是你梦想的那个正方体了，它由六个正方形组成。你在图(c)中看到的一个小正方形，一个大正方形，四个梯形事实上都是正方形，而且它们都一样大。这六个正方形围成了中间的那个“空间”。

- 我还是不明白。那个大正方形也是在第三维度的，为什么它没变形呢？ - 这是因为，这个正方形所在的方向不是第三个维度，因此看上去和原来一样。

- 那同一个方向上为什么又有一大一小两个正方形呢？

- 唉，真麻烦。这是因为，它们的朝向虽然一样，但在第三维度上的位置不一样。小的那个正方形在第三个维度离我们远一些，看起来就要小一些。

- 哦！我有点明白了。是不是说，旁边一圈那四个“正方形”是跨越了第三维的，因此在第三维空间中一部分离我们近，一部分离我们远，于是看上去就是由大到小渐变过去的，就像是变形了。

- 对！你理解得很好！说真的，平时生活在三维空间中，我都还没仔细想过这一点呢。

- 我好像真的明白了，说错了不要笑我哦。那个“空间”啊，说穿了就是大正方形擦着四个变形正方形在第三维度上向远处的小正方形移动所产生的“轨迹”。

- 正是正是！

- 哎呀我彻底明白了。怪不得我们说n维立方体有2^n个点呢，其实道理很简单。其实只需要把n-1维立方体复制一份，然后对应的顶点相连就可以了。这就是n-1维立方体在第n维发生位移的结果，新增的那2^(n-1)条边就是点的轨迹。

- 哎呀，你太他妈牛B了，读中文系真他妈可惜了。我还给你看一个好玩的东西，让你看看三维立方体是如何旋转的。睁大眼睛仔细看好每个正方形都变到哪儿去了。

- 我又糊涂了。为什么从第三幅图变成第四幅图时，远处的小正方形能够穿越左边界，让其中一小半跑到边界左边来？

- 这个确实不好理解。小正方形并没有“穿过”那条竖直的边，那条边在第三维上离我们更近，而它在我们这个方向上的投影又与小正方形重合了。其实你可以看到，它们之间的拓扑关系仍然是不变的。

- 哦，于是乎远处的小正方形就转到侧面去了，然后又转到离我们近的位置来了，替代了原先大正方形的位置??

- 回去没事多想想吧。期待你睡觉时能够做出一个三维的梦。

- 好的。谢了。

好了，现在呢，告诉大家一个秘密，其实我是来自四维空间的人，很多人问我四维立方体是啥样子的，烦死我了，于是写下了今天的这篇日志。

现在我告诉你，四维立方体是由8个大小相同的三维立方体组成，其展开图如图(a)。图(b)是粘合出来的四维盒子，还差一个盖子没有盖。这些看起来像棱台的东西其实都是根正苗红的正方体，只是由于它们在四维空间中位置不同，发生了透视。

把盖子盖上后，我们就看到了传说中的四维立方体，这个图形相信很多网友已经很熟悉了。图上有一大一小两个标准模样的立方体，这是第四维度上位置不同但都正对我们的两个“三维面”。其它棱台其实都是正方体，只是看上去因透视而变形。四维立方体可以看作是三维立方体的移动轨迹，因此画一个四维立方体很简单：画两个三维立方体，然后连接对应顶点即可。观察四维立方体的旋转，你会看到里面的小立方体穿过一个面跑到了外面，而后又变成了最外面的大立方体。这一切都和二维向三维的推广是类似的。仔细观察思考，你还会发现更多可以类比的地方。

篇四：四维空间图解

一颗蓝色的星球，表面附著著一群用两条腿走路并且会说话的动物，他们管自己叫作人。他们对於这个世界早已习以为常，安然无事地吃喝拉撒，日复一日，年复一年，为了生活而生活

著。

夜深人静，万籁俱寂。蓝色星球东半球亚洲一发展中国家的南方临海某市的一间单身宿舍里，一个被定义为打工仔的人，抓住了几只不幸的低等动物——蚂蚁，在昏暗的灯光下，把它们放到一张白纸上，任其爬行。三维世界的人居高临下地看著二维世界的动物（把蚂蚁假定为二维生物），人陷入了沉思……

蚂蚁在平展的白纸上木然地爬行著，在它们的视野中，世界如此宽阔平坦，一望无边。世界只有前后左右，没有上下的概念。这是一个纯粹的二维世界。这些可怜的生命，由於它们生理结构的局限，永远地被宿命在一个只有XY轴而没有Z轴的平面世界里。在这个荒凉的平面世界里，

时时刻刻发生著出人意料的事情。

人注视著蚂蚁的每一个行为，正如上帝注视著人的世界。人准备和蚂蚁开个玩笑，然而这对於蚂蚁来说却是天灾。 人拿起一块小石头，正对著一只正在爬行的年轻蚂蚁的头顶，然后轻轻松手。在蚂蚁的世界里，灾难发生了。一个不明物体不知从何而来，结束了年轻蚂蚁短暂的一生。同伴相继赶来，围观这庞大的不明物体，它们无法用现有的理论去解释这桩离奇的事件，因为事发之时，年轻蚂蚁的前后左右均未发现可疑危险，在如此安全的环境下竟然突然出现一个形状怪异的物体，简直不可思议。（当然它们是看不见石头的厚度的，只能看见石头与它们的平面世界接触到的一个封闭平面区域）对於这个莫名其妙的灾难，蚂蚁们只能求助於它们想像中的宗教和神灵，进而得出了结论：这是上苍的旨意，年轻的同伴命中注定今日死去，“阎王让你三更死，哪个敢留到五更”，苦命的孩子啊！

人自信地注视著这一切，仿佛有一种莫名的成就感。生活在三维世界是多麼的优越，前后左右上下，四面八方，可以尽收眼底，比起悲哀的蚂蚁，人类是何等安全。然而设身处地思考了蚂蚁世界的处境后，人把自己和蚂蚁做了一个对比，把时空由二维推广到三维，结果令人沮丧，原先的优越感和成就感刹那间一扫而空。

曾几何时，有多少人因为突如其来的车祸提前结束自己的生命，有多少人因为从未料想到的癌症的袭击撒手抛下亲人，有多少人由於一时的疏忽酿成无法挽回的损失，有多少人风烛残年之时慕然回首往事潸然泪下追悔莫及……可怜的人啊，纵然眼观六路耳听八方，但面对无情的时间机器只能任其摆布。三维世界的人不比二维世界的蚂蚁多几分能耐，宇宙的第四维——时间让人饱受折磨。人的大脑可以轻松分析蚂蚁的世界，可以嘲笑它们对世界的无知，但这个肩膀上的球状物也只能做到这一步，对四维时空是束手无策，只能听天由命。

如有更高一维的智慧生命在注视著人类，他把四维时空看的一览无余，他能清楚地窥探宇宙的任?a href="http://www.zw2.cn/zhuanti/guanyuwozuowen/" target="_blank" class="keylink">我桓鍪笨痰淖刺屈N，他会像人用石头砸死蚂蚁一样从第四维空间发出一个灾难信号毁灭人类的幸福生活，还是像人类所祈祷的上帝一样挽救三维空间发生的每一个不幸呢？祸不单行，或是喜从天降，只在於这个四维智者的一念之差，三维世界的人永远也无法琢磨四维智者奇妙的想法。

被称作打工仔的人，把思维从沮丧的想像中拽回来，继续观察纸上的蚂蚁。他把纸弯曲了一下，蚂蚁没有觉察，它继续在它们认为是宽阔平展的世界里爬行。一只蚂蚁想从A点爬到C点，它只能花费很长的时间和很大的精力从A点爬到B点再爬到C点，即使按照两点之间直线最短的原理，也要爬好长一段路程。这时，人把纸卷曲得更厉害了，使得C点和A点几乎靠近到一起，从人的角度来考虑，在三维世界要从A点到C点只要轻轻跳起即可实现，然而对於二维世界的蚂蚁这是多麼不可理解的事情啊。

反过来想想人类为了实现空间距离的大幅度跨越，竭尽全力发展交通工具，提高旅行速度，但几千几万年来也是收效甚微，想进行一次星际旅行即使快到光速也需要以几十代上百代人的接力赛才能完成。假如三维时空可以弯曲，从人所住的这个单身宿舍到城楼也只是一步之遥。如果真有这一天，人类将能实现宇宙中任何两点之间的瞬间跨越。甚至更进一步，把四维时空弯曲，使得空间和时间一起扭成麻花状，时间旅行也成为举手之劳。这时他们会对曾经的愚蠢之举佩服不已，把当初为提高车速而进行的一系列技术革新当作“愚公移山”一样来尊为人类精神毅力的象徵，但在赞美之时更多的将是为自己过去的笨拙而发出由衷的嘲笑。

盯著这些懦弱的蚂蚁，人再也不能狂妄地看待自己的能力了。窗外的夜色更浓了，幽灵般笼罩了单身宿舍这个狭小的空间，前后左右上下都弥漫著夜色，在这无边的夜色中漂浮著台灯发出的昏黄的光芒，从二维蚂蚁到三维人，从平面世界到三维空间，不一样的世界，却常常有著一样的遭遇……

蚂蚁依然在它们的二维世界爬行著，时光照常流逝，世界依旧太平。

这时人在蚂蚁的世界里放了一个圆筒，三维圆筒在二维平面上围隔出一个“禁区”。蚂蚁们困惑了！面对平面上这个突然出现的圆形（蚂蚁看不到圆筒的高度，只能看到圆筒和平面相交成的圆形），它们无论如何也进不去这个“禁区”。於是乎，蚂蚁中的科学家们开始测量这个禁区的大小，试图寻找进入其中的捷径，但是结果令人它们失望，用蚂蚁科学家所掌握的二维数学和二维物理学来解决这个问题，通过方程计算，得出的结论是没有解。这个问题成了蚂蚁世界永远的科学之谜。

这时人在蚂蚁的世界里放了一个圆筒，三维圆筒在二维平面上围隔出一个“禁区”。蚂蚁们困惑了！面对平面上这个突然出现的圆形（蚂蚁看不到圆筒的高度，只能看到圆筒和平面相交成的圆形），它们无论如何也进不去这个“禁区”。於是乎，蚂蚁中的科学家们开始测量这个禁区的大小，试图寻找进入其中的捷径，但是结果令人它们失望，用蚂蚁科学家所掌握的二维数学和二维物理学来解决这个问题，通过方程计算，得出的结论是没有解。这个问题成了蚂蚁世界永远的科学之谜。

到蚂蚁的困惑，人动了恻隐之心，於是抓起一只蚂蚁放进了筒内。二维世界里发生了一件震惊中外的人员失踪案，但很快圆筒外的蚂蚁听见了圆桶内发出的失踪同伴的叫声。天哪，是什麼力量使它进入了世界的“禁区”？又怎样才能把同伴救出？以它们目前的科学技术，解释这一离奇的现象完全没有可能，解救进入“

禁

篇五：四维空间的神秘性质

这篇文章所要探讨的并不是玄幻的外星科技，而是实实在在的人类知识，并用来联系和解释一些神秘现象。

在开始之前首先要进行知识扫盲。请注意，四维空间并不是指爱因斯坦广义相对论里的三维空间加一维时间，这是一个认识上的很大误区。事实上，时间维是独立于空间维的，一维空间也有时间，二维空间也有时间，三维空间也有时间，三维空间加上一维时间构成一个四维时空，这并不等同于纯粹的四维空间。黎曼几何之后的高维几何学已经发展了很多年，在超弦理论里宇宙的结构是九维空间加一维时间，而M理论里宇宙是十维空间加一维时间的十一维时空结构。

那么，四维空间究竟该怎样理解呢？如上图，两条互相垂直的直线构成了一个二维空间坐标轴；想像第三条直线穿过交点并垂直于前面两直线，就形成了一个三维空间的坐标轴；现在，想像有第四条直线从交点穿过，并且垂直于前面三条直线，就形成了一个四维空间坐标轴。然而，这条直线是不可能在三维空间里图出

来的，它实际上延伸到坐标轴交点内部的四维空间中（在三维空间里，有前后左右上下六个方向；而在四维空间里，还要多出“里”“外”两个方向）。以此类推，如果有第五条直线垂直于前面四条直线，那么它必定存在于五维空间中。

前面是关于四维空间的描述，接下来我们再讨论一下四维图形。以三角形为例，在二维平面里，正三角形有三个顶点，并且假设边长等于1（图1）；如果有第四个顶点与前面三个顶点的距离都等于1，那么这个点必定存在于三维空间中，构成一个三维的正四面体（图2）；以此类推，如果有第五个顶点与前面四个顶点的距离都等于1，那么这个点必定存在于四维空间中，构成一个四维的“超四面体”。因为这个图形无法在三维空间里画出来，我们只能用投影的方式研究它的性质。

如图3，正三角形的三条垂线相交得到垂心D，并且D与ABC分别形成三个钝角三角形。如果我们将垂心D“拉”到三维空间作为第四个顶点，就会得到图2的正四面体，原图中三个内部的钝角三角形到三维空间后都变成了外部的正三角形。同样，我们再在正四面体内部做垂线得到垂心E，E与ABCD分别形成四个“扁”四面体。如果我们将垂心E“拉”到四维空间作为第五个顶点，就会得到一个

四维的“超四面体”，原图四个内部的“扁”四面体到四维空间后都变成了外部的正四面体。这个图形是由5个顶点、10条棱、10个三角面、5个四面体构成的“超体”，很难在脑海中想像出来，因为我们处于三维空间中。

有了上面的基础，我们开始探讨四维空间的一些重要性质及相关的神秘现象，因为这些图大都无法画出来，所以只能靠想像了。

1.三维切体与UFO变形

如同大家所熟悉的，如果用一个二维的平面去截取一个三维物体，从不同的角度切割会得到各种各样不同的平面图形。同理，如果用一个三维空间去切割一个四维物体，也会得到各种各样不同形状的三维“切体”。我们经常看到UFO报告里提到某些UFO具有“变形”的能力，高速运动尚可以接受，但变形就很难理解了。或许，这并不是因为它们真的在变形，而是因为这些UFO是四维结构的，我们所看到的不过是它自转的时候被我们所在的三维空间“切割”得到的不断变形的“切体”。（至于UFO为什么要自转，用广义相对论解释就是模拟重力；还记得007电影《太空城》里面，当那个环形宇宙空间站停止自转的时候，里面的人都因为失重飘了起来）

2.高维全貌与天眼

假设你是一个二维的平面人，生活在清明上河图里，你眼中的世界会是什么样子呢？是点和线！没错，你所看到的只能是一个由杂乱无章的点和线组成的世界，而只有到了三维世界，你才会发现那是一幅精美的图画。这也就意味着，一个人只有到了更高维的空间才能一览无余地看到所在空间的全貌；我们生活在三维空间里，但实际上我们看不到这个空间的全貌，如果我们在四维空间里观察这个世界，某些看似杂乱无章的古代遗迹可能就会变成一幅奇妙的图画。

还有类似“天眼”的现象。某些宗教修行到了一定阶段的人，能够坐在一间屋子里却看到整个城市——并不是像望远镜那样逐区扫描，而是一览无余地看到所有建筑、街道和行人。一个人即使视野再宽，想看到一个建筑的所有侧面也要绕着它走一圈，但是开了天眼的人却可以“同时”看到这个建筑的360度，这或许是因为此人的意识暂时进入了四维空间，在四维空间里观察三维空间的结果。

3.内部空间与透视

想像纸面上有一个细胞切面，如果你是一个二维的平面人，除非刺破它，否则永远看不到这个细胞里面有什么。然而我们在三维空间却可以一眼看到这个细胞的内部结构。这就意味着，在低维空间里原本属于内部的东西，到了高维空间都会变成外部的（前面三角形变四面体，四面体变超四面体的例子也展示了这种性质）。再形像一点说就是：低维空间不过是高维空间的表皮！由此我们再联想到

一些透视的例子，如果一个人的视觉能够穿越维度的话，那么看到另一个人的内脏是很自然的结果（当然透视可能并不都是这种原因）。

4.封闭空间与穿墙术

在一个二维平面里，如果想围住一个人只要用一个封闭圆圈就可以了，但如果这个人能够进入三维空间就可以轻易跳出这个圈子。以此类推，在三维世界里用一个封闭空间就可以隔离一个人，但如果这个人能够进入四维空间也可以轻易跳出这个三维空间的隔离，这或许就是某些穿墙术的原理。

5.梅尔卡巴的高维扩展

小学作文