空间的维度与什么有关(如何看待物体与空间)(1)

有次坐车的路上,突然间想到书籍,一本看起来很厚,一张纸却非常薄。太薄能否忽视呢!就此进行一段思索的状态。拿一张白纸在手上,纸上画一个物体的形状,是一个矩形,或是一个看似3D的图形皆可。从直角坐标系来看,它们只需要若干个(x,y)坐标就可以描述,却不需要用(x,y,z)三个参数,这不是有点奇怪吗?“明明白纸是一个三维物体,而白纸上的图形却是二维空间内的”。基于疑惑,进入“空间与物体”的主题。

其次,空白处取一个点,画出经过点的互相垂直的线。一共会有几条线呢!居然有两种情况,是不是有点意外。点在白纸的面内,则有两条线;点在白纸的边上,则有三条线。它们分别构成(平面)直角坐标系、空间直角坐标系。

何为空间?

空间的维度与什么有关(如何看待物体与空间)(2)

空间

借用“维度空间”这个工具来挖出空间各种信息。借用白纸的例子来做引导。白纸的一个面的二维物体总是走吖走,此时,出现三维空间的无影手想要把它拉出纸面。二维物体被无限的靠近白纸的边,但无影手依旧无法让它离开纸的表面。

空间的维度与什么有关(如何看待物体与空间)(3)

无影手移动面上的爱心

无限的逼近纸的边沿,却不能触摸到边。从会让爱心觉得白纸是无限大的,而作为三维空间的无影手知道,是爱心欠缺第三个参数,或者爱心本身无法转化成条。才让爱心产生这种感受。换名说,n维空间的容量无限大,是欠缺比高维空间少的参数造成的。

剪白纸,无限接近爱心的边沿,爱心的体积有限。除非二维空间能够把爱心的部分体积转化到其它维度空间,否则二维空间的最小极限不能低于爱心的体积。

何为物体?

从我们周边的环境来看,物体一般具有数学几何属性:有限的体积大小、随着时间的形状变化、生命属性等。随着一代又一代科学家的努力,小到夸克,大到星系,已经被人们所知。

空间的维度与什么有关(如何看待物体与空间)(4)

夸克

阅读上面大多文段的读者,可能会发现这一点。三维物体由两个部分组成,内部与表面。内部是三维的,隐藏的;表面是二维的,暴露在三维空间之中。

空间的维度与什么有关(如何看待物体与空间)(5)

星系

按照“何为空间”的内容应用于物体,不重复陈述。则推出空间与物体的关系,如下:

  1. n维物体是由有限化的(n-1)空间构成。
  2. n维物体与一维空间构成无限大的(n 1)空间。

综上所述。n维空间在自身维度中,容量是无限的;同时最低容量是此时所容纳物体们的总体积。n维空间在(k>n)k维空间中,依靠k维物体而存在,其大小不超过k维物体的大小。

时间紧迫、大脑短路,描述不佳,请多多包涵,若客官愿意费点时间指点,必当细心改进。提前谢谢了。

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