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【科普z知识】在很多人的思维逻辑中，“四维空间”似乎是理所当然的存在，这与大量科幻、玄幻、奇幻小说的出现不无关系 。在很多这类虚无缥缈的文学作品中 ， “四维空间”作为吸引眼球、制造噱头的“幻想源”被极大渲染，成为深奥科学的一部分 。
很多人 ， 尤其是没有理工科专业背景的青少年或者成年人 ， 看到这么多的文字渲染，下意识的就当真了 。于是，很多人一听到“四维空间”这个词，就把它当成一个深奥的科学名词 。
那么，四维空间真实存在吗？这个概念真属于科学范畴吗？
1.四维空间与第四维度
众所周知，三维空间是真实存在的 。因为能真实感知三维空间 ， 我们在义务教育中学阶段也学习了立体几何等基于三维空间的科学理论知识 。
在三维空间中，有三个内涵和概念相同的维度 。科学家和学者在研究时可以将这三个维度相互替换，替换后的原有逻辑规律和数学公式同样有效 ， 只需要观察者或研究者改变视角 。
如果“四维空间”的概念是科学成立的，那么第四维和已知的三个维度也应该是平等存在的 ， 它们是相互替代的，不影响三维空间体系中已有的逻辑规律和数学公式 。否则，如果第四维与其他三维不可替代，则称之为“第四维” 。
2.基于时空逻辑的四维空间
在时空的逻辑下，一些科学家为了探索更多的宇宙规律，把时间和空间的维度放在一起研究 。这里把时间逻辑中的“早晚”维度(T)和空间逻辑中的左右维度(X)、上下维度(Y)、前后维度(Z)放在一起，就形成了所谓的“四维空间” 。
但是，这个“四维空间”必须用“二维逻辑”来看待 。在时空逻辑的初级维度中，有两个维度，即时间维度和空间维度 。时间和空间都有自己的二级维度，其中时间有一个T维度 ， 而空间有三个维度，分别是X维度、Y维度和Z维度 。可以看出，无论是作为第一维度的时间维度，还是作为第二维度的T维度 ， 都和X、Y、Z维度不一样 。
因此，在时空逻辑下，我们可以给三维空间加上一个“第四维”的概念，但“四维空间”的概念是牵强的 。
3.基于纯粹空间逻辑的四维空间
宇宙中纯粹的空虚
间逻辑下，人类提出了三维空间的概念，探索、总结出了基于三维空间的科学体系（包括数学、物理、天文、地理等方面），并且已经非常成熟，其对人类文明和科技发展的作用是至关重要的 。而基于纯粹空间逻辑的“四维空间”这个概念的出现，就显得比较虚幻了，并没有为人类科技发展带来任何实质性的作用 。不过 ， 人类文明中除了科学范畴之外，还有对虚幻思维更具包容性的文学范畴，以及其包容性介于二者之间的哲学范畴 。
在文学领域，“四维空间”这个概念被肆意使用，甚至发展出了“六维空间”、“九维空间”等概念 ， 但其实这些概念都是虚幻度超高的幻想，是一些小说作者出于文学效果考虑而进行的文字渲染 。甚至于在“只需要有影响力的人物为其背书，而不需要实证就能发展成为体系”的任何哲学流派（或宗教、神学等）中，也很少有“四维空间”能立足的领域 。
另外，一些科幻甚至科普文字作品中，还试图通过“一维空间”、“二维空间”与三维空间的比较和逻辑关系，来“引导”读者理解“四维空间”，也真是让人觉得“佩服至极”了！
其实，宇宙中真实存在的只有三维空间（至少在人类目前认知范围内），即便“一维空间”和“二维空间”，也只是人类抽象出来的“科学情境” 。“一维空间”和“二维空间”是科学家们为了能更好地理解和求解三维空间的规律 ， 而抽象并设定出来的科学情境，在人类科学水平和认知能力内，宇宙中就不存在真实的“一维空间”和“二维空间” 。所以 ， 试图利用“一维、二维空间”与三维空间的关系来解释“四维空间”的存在性和其概念的合理性，其推理逻辑方面天生就存在着致命缺陷 。人类看到的所谓“二维场景”，比方说一幅画 ， 其实也是有厚度的 。
再换个角度来说，三维空间的概念有点类似于“两性关系”这个概念，它们共同的特点就是，都是基于宇宙中存在的、可以感受到的真实事物得来的概念 。假如有人提出“三性关系”的概念 ， 那势必会在“雌与雄”、“阴与阳”、“正与负”的两个性状之外，出现“第三性” 。这个“第三性”充其量可能是原有“雌雄”、“阴阳”、“正负”的结合，亦或虚无 ， 这个“第三性”肯定是构不成能独立合理存在、并与原有的“雌雄”2性并行同等存在的1个“性” 。
所以，无论是如三维空间，还是如两性关系 ， 人类文明中总结和提出的很多坚实的概念，都是基于宇宙中实实在在存在的客观事实和真理为依据的 。否则，随着人类文明的发展，那些概念终究会回退为彻底的“宗教概念”或“科幻词汇”，比方说：地心说、时空穿越等，我想，“四维空间”、“三性关系”等也大体会如此 。
4.虚幻情境下的四维空间
在很多科幻小说中，会假设人类文明与外星文明相遇 ， 并且会假设外星文明的科学水平比人类文明的科学水平更高 。那么科幻小说作者要如何描述和体现外星文明和外星人科学发展的高级之处呢？如何才能吸引读者呢？
显然，在“已经在人类文明和科学中根深蒂固”的三维空间概念基础上增加1维，假想出“四维空间”的文学演绎逻辑 ， 其效果不失为最佳 。一方面，在普通人都能感知和了解的三维空间体系上再加1个维度，不至于让读者太烧脑 。另一方面 ， 作者为了在“从三维空间到四维空间的进出路径方面”设计一个“偶然的洞洞或者梦境等”，增加了读者跟着作者去幻想的空间 。这两个方面再辅以文字渲染，可谓是最实用的文学手段了 ， 以至于有些读者看多了此类小说后，就“当真”了 。
5.数学逻辑中的第四维度
在数学中，经常有第四维度的存在 ， 比方说数字序列（或数组）{a,b,c,d}中，会有第四维度d的存在 。其它的，在矩阵等数学学科中 ， 也有类似的“第四维度或者四维空间”的存在，但其仅是数学意义上的抽象存在，应用到物理学科或者真实世界时 ， 其指代的含义则千差万别，与纯粹空间逻辑上的“四维空间”完全不是同一个指代 。
现实中，很多人将“四维空间”这个词汇当成科学术语，之所以出现这种现象 ， 其原因也简单 。因为大多数人，其一知半解了解到的深奥科学术语也都是通过自行阅读普通文字作品（科普文章、小说、BBS、网文评论区、朋友圈文字等）获取到的 。比方说，相对论、光量子、黑洞等术语 ， 普通人很少有人是通过权威的专业文献了解这些术语 。而“四维空间”就是混迹于这些术语中，被不少人当成了严谨的科学术语接受了 。
因为从文字直觉上，多数非专业人士看到“四维空间”，大概率会将其与爱因斯坦的相对论等词汇等同看待，而非与乔峰的“降龙十八掌”、孙悟空的“定海神针”或者哈利波特的“魔法棒”归为一类，当然此处仅针对汉语语感和语境来说，其他语言的情况我想可能也类似 。
另外，在某些科普和科学知识类型的网站中，也将“四维空间”作为科学术语来解释，个人认为这就有点不应该了 。
科学存在的意义在于对真实世界、真实宇宙的探索和利用，如果有宗教概念或者科幻词汇特别容易就掺杂到科学概念中，对人类文明和人类科学技术的发展总是有负面作用的 。
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