四維空間真的存在嗎？它與三維空間的區別到底在哪里？

四維空間存在嗎？

簡單回答：不知道，我們只能假設它存在，或者說在數學概念里四維空間是存在的，它只是比三維空間多出了一個空間維度，但這個空間維度到底在哪里，我們不得而知，而且很難去具體描述出來。

數學上是如何定義四維空間的呢？其實很簡單。

我們都知道三維空間的定義，一個點同時由三條相互垂直的線組成的空間就是三維空間，我們就生活在三維空間里。按這種方法推算，四維空間就是一個點上由四條相互垂直的線組成的空間。

但日常生活經驗告訴我們，一點上不可能出現四條相互垂直的直線，所以我們很難想象出來第四個維度。

也正因為如此，文章開頭我說了四維空間只是一個數學推導出來的抽象概念，現實中我們無法確定，也很難去驗證。

不過，我們可以通過二維空間與三維空間的對比，來了解三維空間與四維空間的區別，具體來講，四維空間對比三維空間有很大的優勢。

第一，多出來的維度讓四維空間更大，更有包容力，通俗來講就是，四維空間比三維空間能裝更多的東西。

第二，在四維空間里，從一個地方去往其他地方，有更多的選擇，更多的路線。拿二維空間與三維空間對比就知道了，二維空間就是一個面，所以在二維空間里，一個東西只能沿著這個面從一個地方到其他地方，但是在三維空間里就有更多選擇了。

同理，四維空間比三維空間的選擇更多，而且選擇會呈指數級增長。如果我們在二維空間，可以在某個地方突然消失，然后從另一個地方出現，就像瞬移那樣。

而在四維空間里同樣可以在三維世界的某個地方原地消失，然后瞬間出現在別的地方。

第三，在四維空間里，可以隨意折疊三維空間，任意操控三維空間，就像我們在三維空間里可以對折二維平面那樣，實現三維空間里的任何穿梭。

那么，四維空間到底是什么樣的呢？

用數學語言表達是這樣的。零維是一個點，一維是一條線，二維是一個面，三維是一個體，那么四維就是超立方體。這個超立方體與我們通常所說的立方體有本質區別，因為超立方體的每個面都是一個三維立方體，我們很難想象超立方體具體是什么樣的，只能用這種抽象的方式去描述。

這里有必要說一下時間維度，愛因斯坦的相對論告訴我們，時間也是一個維度，只不過這個維度是單向的，不像空間維度是雙向的。所以空間與時間組成的空間也被稱為四維時空。

在很多人眼里，四維空間與四維時空有很大不同，因為他們認為四維空間里的四個維度是空間維度，而時間并不是空間維度。

事實上，沒有任何大自然法則表明時間不是空間維度，何況我們對四維空間里的第四個維度的定義本來就是非常模糊的，根本說不清，怎么就能斷定時間就不能是空間維度呢？

更重要的是相對論告訴我們，時間和空間本來就是有機的整體，兩者不可分割，時間和空間就是一個事物的兩種表現形式，本質是其實應該是一樣的。這意味著時間和空間永遠聯系在一起，任何把時間和空間分開討論的行為都沒有一樣。

說白了，即便是四維空間真的存在，也不可能單獨存在，必須與時間維度一起存在，因為兩者是不可分割的。也就是說，并不存在所謂的“四維空間”，即便存在也只能是“五維時空”，也就是四維空間加上時間維度。

當然，也有可能，所謂的四維空間與四維時空其實是一個概念，時間就是第四個空間維度。

當然，以上對四維空間或者高維空間的分析都是建立在猜測的基礎上，目前來看，四維空間基本上只能靠想象。不過也有物理學家基于高維空間的基礎上，提出了復雜的前沿理論，比如說弦理論。

弦理論后來發展出了很多分支，不過不管哪個分支，都是建立在高維度空間的基礎上，甚至可達26個維度空間。弦理論涉及到復雜的數學公式計算，一般人很難真的了解。

不過，很多物理學家堅信高維度空間一定存在，因為他們發現，在三維空間里，很多大自然法則都顯得非常復雜，必須用復雜的數學公式才能描述出來，而且不同的理論很難實現最終的統一，比如說相對論和量子力學的統一。

而一旦來到高維空間，大自然法則就顯得更為簡潔簡單，把不同的理論統一起來也更容易。而科學需要的就是簡潔而不是復雜，這也是為什么科學家們如此熱衷于高維空間的研究，因為他們堅信，宇宙的至理就隱藏在高維空間！