四维空间是什么概念，各位老铁谁能用通俗语言解释，四维空间和五维空间

首先感谢邀请四维空间是什么概念。我们的宇宙诞生于138亿年前的大爆炸，如果没有那场大爆炸，今天世界将不复存在，你我也不会出现。随着科学技术不断的飞速发展，我们人类在太空探索的道路上走的是越来越远。众所周知，我们生活在一个四维的宇宙中，但是我们的宇宙中却存在一个五维的世界。那么如何理解四维空间和五维空间？

不知道大家有没有听过这样一句话，点动成线，线动成面，面动成体，体动成整个世界，然而在体重那我们需要加上一个时间维，那么我们就进入了所谓的四维空间。而四维时空则是由三维空间加上四维时间所组成。我们可以这样看待，零维等于无，直至出现基点后，我们的宇宙开始转化为一维，这138亿年前宇宙发生了大爆炸，直接跨越了三维，而如果加上今天的时间为以及暗物质暗能量，那么我们就能得出宇宙是处于一个五维的世界。

众所周知，以人类当前的物理学来看，我们只能将三维中的物质看透，时间对于很多人来说它是一个非常重要的工具，简单的说是我们一个生物钟。但是你很难想象在一个你看不到的世界中，时间也是以物质形态所存在的。它会发生改变，他具有着物理的一些特性，而目前来看的我们的科学家已经发现了这种特性，但是遗憾的是我们仍然没有办法捕捉到和或者是探测到这种物质。

那么我们知道一点。无论是时间还是空间，它们都是一体的，我们将之称为时空，当时空发生扭曲，发生变化之后，那么它就具备了一个物理特性。目前来看，引力是解决宇宙起源的一个重要的难题，那么我们知道，引力的解释方式有有两种，一种是广义相对论一种是量子力学。

假设我们真的发现了时空的物质形态，那么我们就可以支持广义相对论这一说法。假设如果我们真的发现了引力子这种神奇的粒子，那么我们就可以把引力的作用，它的意义归结于量子力学。值得一提的是，目前来看两种学派都没有发现引力的作用，那么就代表一点，那就是引力，它存在的时空要高于我们的时空。

三维空间加上四维时间等于四维时空，但是在四维时空中，我们仍然有很多无法解释的东西，比如黑洞，比如暗物质，比如暗能量，比如引力。所以我们推测我们的宇宙是存在一个高维空间的世界，零维+一维+二维+三维=空间维，三维空间+四维时间=四维时空，而四维时空+？=五维时空。

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现在物理学定义的四维空间是哪四维？

施郁（复旦大学物理学系教授）

所谓四维空间通常是指三维空间加上一维时间，准确来说，叫做四维时空。

不是说随便四个性质就可以用来定义四维空间。从数学上来说，4个维度之间必须互相正交。 比如在我们通常的三维空间中，我们可以建立一个3维坐标系xyz，其中3个坐标轴x轴、y轴、z轴两两互相垂直。数学上，垂直的概念可以更一般di 推广为正交。对于3维空间中的任何一点，只要给定这3个坐标，就确定了这个点的位置。坐标轴可以任意选定，只要满足3个轴互相正交。将一个坐标系任意移动、旋转，还是一个完全合法的坐标系。

现在，对于空间中发生的某个事件，除了必须给出位置，也就是3个空间坐标之外，还要说明时间。所以我们可以定义4维时空。在相对论之前的牛顿力学中，时间轴与空间轴互相正交是没有问题的，因为时间与空间无关。但是在这个4维时空中，4维坐标系不能旋转，因为如果能作4维的旋转，新的时间坐标与原来的空间和时间坐标都有关系，而这在牛顿力学中是不可能的，因为在牛顿力学中，时间总是与空间坐标无关，只能整体地平移。所以在牛顿力学中不能真正定义4维时空。类似地，不能用3维空间加上随便一个物理量来定义4维空间。

但是在爱因斯坦的相对论中，考虑相互作匀速运动的参照系，某个参照系中的时间坐标与另一个参照系中的时间和空间坐标都有关系，空间坐标也是如此。而且还可以定义一个4维区间，它的平方等于3个空间坐标的平方之和减去光速与时间的乘积的平方。这样一个4为区间的平方在不同参照系中是相等的。这类似于3维空间中，互相旋转的参照系中，区间3个空间坐标的平方之和在不同参照系中是相等的。所以相对论坐标变换（叫做洛伦兹变换）就对应于4维时空中的坐标轴旋转。

这就是四维时空的由来。