眼睛看到的世界是几维的?

如题所述

我们生活的空间是三维空间,但我们同时被时间所左右,也可称为四维空间。这其实是种概念而已,概念不同认识也不同。虽然我们生活在三维空间,但我们所能看到的只是二维平面,两只眼睛从不同方向交叉,由两副不同距离观察到的平面重叠而产生能判断距离的三维视觉,因为人的眼睛只能看到三维,所以三维以上很难解释。正如一个智力正常,先天没有一只眼睛,一只耳朵的人(这样就没有双眼效应和双耳效应),他就很难理解距离和方向,他很可能认为这个世界是二维的。 简单地说:0维是点,没有长、宽、高。一维是由无数的点组成的一条线,只有长度,没有宽、高。二维是由无数的线组成的面,有长、宽没有高。三维是由无数的面组成的体,有长宽高。维可以理解成方向。 一个简单的说法:N维就是N条直线两两垂直所形成的空间。因为,人类只能理解到3维,所以后面的维度可以通过数学理论构建,但要仔细理解就很难.在量子力学,目前仍在建立的膜理论,则认为世界是十一维的. 为什么需要多维空间?我们首先假设有一些生活在二维平面世界的生命,它们的世界里只有长和宽,根本无法理解第三维——“高”这一维。因此,它们对三维世界的感知只限于三维物体在平面世界的投影,或者三维物体与平面世界的接触面,试想一想,一个平面生命怎么能够通过投影来想象三维物体的丰富性和完整性呢?当三维物体与平面世界接触时,三维物体在平面世界上的零碎片段,比如一张桌子的四根脚柱、人印在地面上的两双鞋印,更让平面生命摸不着头脑——这些拼不到一起的碎片究竟意味着什么呢?它们不能想象,四片互不相连的印迹怎么会构成一张完整的桌子呢?那断断续续的鞋印上怎么会有一双完整的鞋呢?而且,鞋的上面竟然还有一个更加完整的人!用二维的眼光来打量这些碎片,你永远不可能将它们拼成一个整体。 于是有一天,一个足智多谋的平面生命偶然想出一个绝妙的主意。它宣布,平面世界之外还有一个“向上”的第三维,如果顺着这些碎片“向上”看,其实碎片是一个完整的整体!这真是个惊人的见解,大多数平面生命都困惑不解。 相对论和量子理论的遭遇与这种情况非常相似,在我们的三维空间里,它们就像两块互不相干的碎片,永远也拼合不到一起。但把空间“向上”抬一抬,把宇宙变为十维空间,相对论和量子理论这两块看似互不相干的碎片就会令人震惊地结合得天衣无缝,成为一个更完整的理论大厦的两根互相依存的支柱!虽然我们在三维空间中无法想象和描述一个多维的空间,但我们却能通过复杂的数学方程推导出它的存在。

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第1个回答  2017-12-06

一般人有一双眼睛,从其结构而言,可以感应到两个不同视角的二维影像。  但进一步说,眼睛的睫状肌可控制晶状体的厚薄,从而调节对焦距离。那么,理论上,如果有一些高频的目标(如清楚的文字),单个眼睛都可以通过对焦去检测距离。这可以算是深度的第三维,但这个信息主要只能表示焦平面(focal plane)上的很粗糙的深度。另外,视觉信号最后是于视觉皮层(visual cortex)处理的,可以对重叠的视野部分利用视差(parallax)产生立体视觉(stereopsis),在二维影像上加入深度感知信息。
光线通过角膜与晶状体进入眼球,晶状体将影像聚焦在视网膜表面。 在视网膜上,即使是三维的物体,呈现出的影像也是二维的。这些影像被 传送到大脑视觉皮质并被识别,例如大脑会想:“哦,我认出那是一扇门”, 从而重新将二维影像转化为三维物体。
长久以来,很多人都认为我们人眼看见的世界就是二维或三维的空间,由此还得出我们人是三维生物等推论。但是我们的眼睛看见的到底是几维的么? 我们先来认识一下我们眼睛看见的光吧。现在大家都知道光纤通讯吧,就是通过光携带着信息传递的通讯。还有手机信号是一种电磁波,这些电磁波也携带着信息。也就是说光或电磁波本身是携带着信息的。而我们人眼睛看见的就是携带着信息的光。 说到信息,大家觉得又是什么呢?信息本身是一种组合,如同很多数字在一起构成线面,很多文字构成一种表达一样,信息正是这些组合成的表达。这些信息表达的有三维的也有更多的不是三维的。信息还有一个特点就是它能数字化,我们手机电脑等都是一种数字的组合,这些数字本身是零维的,它们组合在一起却构成了不同的维度的。有些数字组合成了三维,更多的组成了其他维度的。两个不同的点能确定一条直线,两个不同的数字也能确定一条直线,这些直线有些是三维空间中的,大部分直线却不是三维空间中的。 我们怎么来确认一条直线存在,却不在三维空间中呢? 我们拿经常认识到的几个例子来说吧。时间是数字的吧,也有不同的时间点吧。那么不同时间点能确定一条直线吧,这条直线就是时间轴,它在不在三维空间中呢?很多人认为每个维度都有时间,也有人认为它存在于三维空间中。那我们看看到底时间线与三维是什么关系吧。

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第2个回答  2017-12-06

四维空间定义为三维空间+时间轴,而”三维空间+时间维”是另一种说法。前者也并非是什么四维时空,而且本身四维时空是个伪概念。很简单“时间只是因为粒子运动、宇宙膨胀而出现的概念,为什么它就能成为第四维”另外,时空和四维空间的概念是有区别的   将四维空间定义为三维空间+时间轴的说法是对于闵可夫斯基空间( Minkowski space)这个概念的误解,而为什么这个误解这么广泛呢?很简单,无数科幻小说甚至于科普读物刻意去硬生生地套用了这么一个东西,造成广泛的读者影响。其中这个里面涉及到了一组四维矢量场,也就是: 四维矢量依据它们(闵可夫斯基)内积的正负号来区分。

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