我們的世界為何是三維的世界,三維世界是指哪三維

我們生活在一個三維的世界里 。我們在空間中移動 , 左或右,向前或向后,向上或向下 。我們周圍的一切,從我們住的房子到我們日常生活中使用的物品,都有三個維度:高、長、寬 。但我們的三維世界常常以二維(或平面)的形式呈現在我們的書頁上,在我們臥室的海報上,在我們的電視屏幕上,甚至在我們的電腦顯示器上 。

我們的世界為何是三維的世界,三維世界是指哪三維

文章插圖
我們熟悉的例子是三維空間 。如果選擇一個原點,那么空間中的每一個點都可以用連接它和原點的線(稱為向量)來標記 。矩陣是表示向量空間的線性變換的一種方式 。
在一個適當定義的笛卡爾坐標系中 , 質點在任何時刻的位置可以通過給出它的三個坐標x(t)、y(t)和z(t)的值來確定 。
三維空間是我們生活的世界的幾何模型 。它被稱為三維的 , 因為它的描述對應于三個單位向量,即長度、寬度和高度方向 。三維空間的感知能力在很小的時候就已經形成,與人體運動的協調性有著直接的關系 。這種感知的深度取決于感知世界的視覺能力和借助感官識別三維空間的能力 。空間中任意一點的位置是根據在每個給定區間內具有不同數值的三個軸坐標來確定的 。每個單獨的點的三維空間由三個數字決定,這些數字對應于從每個軸上的參考點到給定平面的橫截面上的點的距離 。
我們的世界為什么是三維的
可能在宇宙早期,我們的世界被“凍結”在了三維空 。當空間維度n = 3時,亥姆霍茲自由能密度(f)在溫度T = 0.93時達到最大值 。
【我們的世界為何是三維的世界,三維世界是指哪三維】自古希臘以來,有一個問題一直困擾著哲學家和科學家,那就是為什么空間是三維的而不是其它維度的 。總的來說,時空是四維的,其中時間是第四維 。我們知道時間維度與熱力學第二定律有關 , 并且時間維度只有一個方向(正向),時間只會向前流逝而不是逆轉,這是因為一個孤立系統的熵中永遠不會減少 。
空間是三維的,因為有一個熱力學量叫做亥姆霍茲自由能密度 。在一個充滿輻射的宇宙中,這種密度對空間產生一種壓力,它取決于宇宙的溫度和空間維數 。研究者表明,隨著宇宙的開始冷卻從大爆炸后的那一刻起,亥姆霍茲密度達到一最大值在非常高的溫度下,空間維數大約為3 。
其關鍵思想是,當亥姆霍茲密度達到第一個最大值時,3D空間被“凍結”,禁止3D空間向其他維度過渡 。這是因為,只有當溫度高于這個臨界值時,第二定律才允許向更高維度的過渡,而不是低于這個臨界值 。由于宇宙在不斷冷卻,目前的溫度遠遠低于從三維空間過渡到高維空間所需的臨界溫度 。通過這種方式,研究人員解釋說,空間維度大體上類似于物質的相,向不同維度的過渡類似于相變,就像融化的冰 。在宇宙早期的冷卻過程和第一個臨界溫度之后,封閉系統的熵增原理可能禁止了某些維度的變化 。
這一提議仍然為大爆炸后的最初幾分之一秒內發生的更高維度留下了空間,當時的宇宙比臨界溫度要高 。額外維度存在于許多宇宙學模型中 , 最顯著的是弦理論 。這項新的研究可以幫助解釋,為什么在這些模型中,額外的維度似乎已經坍塌,而3D空間繼續演變為整個可觀測宇宙 。
宇宙是幾維的?為何我們在三維空間?宇宙據說一共有十一維 , 但是由于人類的認知能力極限,所以我們至今仍然處于三維環境之內 。上世紀著名物理學家愛因斯坦,相信他的鼎鼎大名就不用小編過多介紹了,可謂是無人不知,無人不曉 。他創立的“相對論”,改變了整個物理學界;