四维空间真实存在吗？如果人类进入四维空间，会变成什么？

综述

四维空间这个词我们应该都听过，中学的数学课上老师也会顺带提一句，不过也没有深入地讲解过，一般我们的学习内容也只到三维的立体几何为止了，因为这也是我们生活的世界的维度，那么四维空间真的存在吗？它又是什么样的呢？

高维研究

四维空间是维度空间中的一种，除了它之外，还有三维空间，二维平面，一维的线和零维的点，当然四维也不是维度最高的，再往上还有五维、六维和其它更复杂的结构。对于我们生活的这个世界来说，点、线、面再到立体几何就是全部的维度结构了，而所谓的四维甚至更高维的空间基本上只能通过理论来加以认识，实际上它们也是从物理学理论推演出来的结果。

空间维度的研究历史其实已经相当久远了，不过严格意义上的概念建构要到19世纪，代表人物是当时德国著名数学家伯恩哈德·黎曼，他的研究基础其实跟另外一名数学家的成果有关，这个人就是数学天才高斯，高斯在曲面微积分方面的工作为伯恩哈德·黎曼提供了灵感，他发现要想从数学的角度来表达空间，必须要借助微积分的思维方式。

当然在这基础上还需要另外一个关键的概念，也就是所谓的流形，只有将流形和微积分结合在一起，才能对空间进行衡量和定义，伯恩哈德·黎曼对空间研究的最大贡献，就是提出了黎曼空间的概念，为后人奠定了很好的基础。

爱因斯坦的广义相对论就从伯恩哈德·黎曼的工作中汲取了很多营养，他也将对空间维度的研究进一步向前推进了，原本只停留在理论假设上的高纬度空间，逐渐被认为是在宇宙中真实存在的，相对论就肯定了四维空间的客观性。

相对于更高的五维、六维甚至十一维空间来说，四维空间离我们更近，它也是我们理解一个完全不同的世界的开始。我们知道，现实世界的三维指的是长、宽、高，那么四维多出来的那一维指的是什么呢？

有一种常见的说法是，第四维是区别于空间的另一种量度，时间。也就是说在传统意义上的长度距离之外，对空间的定义引入了一个新的数值，物体的运动速度。有人可能会说，这不是废话吗？三维空间中的物体也会运动，也会产生速度啊，按照这个说法，只要是运动起来的物体都能形成四维空间吗？

四维空间

这种质疑是合理的，因为我们在描述维度空间的时候，按理说应该使用的都是纯空间性质的量度，实际上这种把时间作为第四维的说法确实是一种误解。那么问题来了，除了长、宽、高这三个方向，哪里还有第四个方向的量度呢？

我们在中学数学中都学过坐标轴，在三维空间坐标系中，分别有三条不同的坐标轴，即x、y、z，分别代表高度、维度和经度，两两相互垂直，我们的第四维所在的方向就是同时垂直于这三条坐标轴的方向，数学上命名为w轴线，但是直观上我们是很难理解这条轴线的存在的，只能从理论上来尝试想象。

类比二维的平面是如何进入三维空间的，我们就能在思维上理解三维进入四维的路径，拿出一张普通的白纸，它只在两个方向上存在量度，如何将它延伸至三维空间当中呢？很简单，就是把多个二维平面堆起来，从而创造出一个新的方向，并且在这个新的方向上产生量度，三维空间就这样产生了。

同样的道理，从三维进入四维的关键就是创造出一个新的运动方向，当然创造的方式肯定不是通过堆叠，而是另外的路径，只不过这种路径在三维世界中是无法观察到的。

四维空间无法在现世界中观察到，所以人类当然也没有进入的可能，很多影视作品为了表现高纬度空间以及生活在其中的生命，经常试图描绘出一个光怪陆离的空间形态，总之就是想尽办法将其和我们的世界做出区别来，但是效果都不理想。

这就好比相信鬼神存在的人会把他们的样貌、生活的地方描绘得奇奇怪怪，但是归根结底还是在人的基础上进行改动，基本上只要是四不像，就可以成为神兽，只要奇装异服，就一定不是凡人。没有人去过高维空间，如果那里真的存在着生命，也一定是和人类完全不同的存在。

结语

当然，对于普通人而言，试图理解四维空间也不是毫无益处的，它可以在一定程度上打开我们的思维，有助于我们学会从一些新颖的角度来认识周围的世界，应该是大有裨益的。