肉眼為什麼看不到四維空間?

四維空間怎麼用可以理解的文字解釋?人的肉眼為什麼看不到?


你的肉眼只能接收2維的信息,因為

  1. 你的視網膜的視覺感受神經分布在二維平面
  2. 你看到的圖像一定位於你視線的垂直方向,
  3. 進入你眼睛的每一條光線只能攜帶在它光線上的離你最近的非透明的一個點的信息

與其的構造有關,以下是他的構造

左邊是視網膜,右邊的圖形發出光線通過瞳孔和晶狀體折射到視網膜(圖畫丑了將就看一下吧),形成一個二維圖片,同時將信息傳遞給大腦,所以三維肉眼的成像是你前方物體在你這個方向的表面形成的圖像。如果光延直線傳播,你看不到任何非透明物體之後的像(紫色表示)

至於為什麼你覺得你看到的是三維?這只是你的腦補而已。多個眼睛在空間中不同位置(景深)因為視角差別能看到不同的二維平面,分析多個二維平面的不同可以判斷三維物體的遠近。所以二郎神和蜘蛛和複眼昆蟲也只能看到三維空間,假設視力接近,二郎神的空間立體感和判斷遠近的能力很可能優於我們。

為方便理解四維視野,先介紹下二維的視野。

如果二維的肉眼能看到圖像而且機制和目前的三維動物一樣,那二維眼睛的結構看起來一定是下面這樣:

左邊的視網「線」接收到來自右邊的圖形發射的光線,經過瞳孔,通過晶狀「片」的折射,形成的像在一條線上,同時把視覺信息傳遞給大腦,如果光延直線傳播,它看不到任何非透明物體之後的像(紫色表示)

如果四維的肉眼能看到圖像而且機制和目前的三維動物一樣,那四維眼睛的結構看起來一定是下面這樣:

左邊的視網「三維膜」接收到來自右邊的四維物體發射的光線,經過瞳「球」,通過晶狀「胞體」的折射,形成的像投射在視網「體」上,同時把視覺信息傳遞給大腦,如果光延直線傳播,它看不到任何非透明物體之後的像(紫色表示)

可見這個四維眼看到的是一個三維立體的圖形。

這也就是說,給他們任何一個三維物體,如果他們沿著該三維物體厚度(三維物體在他們的世界看起來很薄,因為在第四維方向沒有厚度,光會照亮這個三維物體內的每個點)的方向看,這個三維薄片的每個光線都會被他們的視網「三維膜」捕捉到。他們可以同時看到這個三維物體的每一個點。舉幾個例子:

當你遞給他你的手機,他可以同時看到你手機的每一個零部件。

當你給他一個未打開的俄羅斯套娃,他不需要打開就能看到每個套娃。雖然中間的套娃被三維空間封閉,但在四維空間是露在外面的。如果不存在在第四維方向的束縛,中間的套娃會掉到外面去。

當一個三維人來到他的世界,他身上的每個細胞都露在了外面,他將慘不忍睹 他在瞬間就流完體內的血,各種器官雖與身體有連接不會亂跑,但它們會在四維空間中掛著身體風中搖晃。

當你拿給他一本三維書,他不需要翻書就能看到這本書裡面的所有文字。雖然上一頁和下一頁的字都粘在了一起。

他們的腦子也比我們多一個維度,很可能輕鬆接受多一個維度的信息量。如果你在橫方向給這個四維眼切出一個切片,這個切片很接近我們眼睛的結構。

以上這幾段只是對上面粗體那句話的解讀。

目的是想讓你們感受一下我們三維的語言描述起四維空間是多麼的蒼白吃力。簡單一句話的理解都需要我冗長的內容去概括。要很好的理解這句話,需要你對四維空間有一定的了解。

如果五維的肉眼能看到圖像而且機制和目前的三維動物一樣,那五維眼睛的結構看起來一定是這樣:

左邊的視網「四維膜」接收到來自右邊的五維物體發射的光線,經過瞳「超球」,通過晶狀「五維體」的折射,形成的像投射在視網「超體」上,同時把視覺信息傳遞給大腦,如果光延直線傳播,它看不到任何非透明物體之後的像。

我去解釋五維好比讓一個精通二維語言的人去解釋四維一樣貧乏。

二維的書大概長成和這兩個漢字這樣:卅,爪

也可能長成和M一樣的折行,也可能像鳴門卷

二維書的其中一頁紙是一條線,它們只能在這張紙上面書寫點和線。

寫起來像是這樣:- ·- —- — -- -— - — --· — ·

我們可以用一句話概括他們的所有文字:同一平面的連續或不連續的直線和點

我們的世界也存在類似的二維語言。我想到了兩種二進位語言:計算機CPU依賴的01語言和摩斯電碼。

假設二維有智能生物存在,他們的腦子一定很簡單。他們的數學有可能也是二進位,因為二進位對他們來說方便。以其一維視野去理解平面幾何就顯得很費力,如果你去和他講立體幾何,他們一定會覺得你在扯淡,甚至會認為三維物體根本無法想像。

他們時間的一本書。很可能只能記載幾句話。很可能由於腦細胞數量的限制。相同厚的一本書, 他們閱讀一本書的時間很可能與我們接近。

此篇文章是有門檻的,需要你對四維空間有初步的了解,可以看一下我在關於四維空間的回答。


真當自己能看到三維么


補充:
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原答案:
首先我們要理解四維空間

實際上三維空間我們也看不到,但我們能理解三維空間

我們唯一能看到的是二維空間

通過多個二維圖像(即我們能看到的圖像),我們的大腦自動將其拼合成三維的空間,而四維空間我們不能理解,即使看到其在二維的投影,也無法將其拼成四維。

至於理解,這就是一個哲學上認識論的概念,題主可以看看相關書籍。

ps:要想看四維空間的投影很簡單,安卓手機上有個動態背景叫hypercube,就是一個四維立方體不停地旋轉,還可以用手指互動,本人看多了感覺能體會一點四維空間的奧妙了。


反對 @視限的答案中的大部分。
對於正常眼球成像的解釋是對的,但一旦推廣到三維眼上,就完全錯誤了。

我們首先要來看一下,人的二維視網膜是如何感受到三維立體影像的。(這裡僅僅討論單個眼睛。兩個眼睛形成的立體視角和人眼結構無關,在這裡不予討論)

人的視網膜處於焦平面上,凸透鏡就是人的晶狀體,負責調整焦距。如果眼睛盯住一個距離的物體看,那會在視網膜上形成精確的對焦和清晰的像。不是這個距離的物體,就不能在視網膜上精確對焦,因此會產生模糊的像。直觀感受如下圖(左圖是照相機調整大光圈調快快門後的結果,可以減少景深,但人眼並沒有快門可以調整,所以不能做到這麼厲害):

如果人眼去看這一排車,人眼的對焦會從某一端開始,逐步改變焦距,從遠到近或者從近到遠地逐次看清每輛車。就想有一個掃描平面,逐步地從近到遠掃描每個切面,然後可以在腦子中後期處理出一個大致的三維形象。然後大腦會告訴我們,這裡有一排自行車。這是人眼去看三維空間的方法。

如果有眼睛能直接看到三維空間,那會是如何呢?
首先,這種眼睛不需要對焦,而是直接記錄整個「光場」的信息。記錄區內,每一道光線都直接被設備記錄下來,然後根據需要進行成像。也就是說,這個眼睛只需要看一眼,記錄下數據後,就能知道觀察對象的三維分布,而不需要像普通眼鏡一樣逐次改變焦距去「掃描」整個區域(而且掃描出的三維構圖還很粗略,需要兩隻眼睛形成立體視角才行)。如果有這樣的眼睛,那這個生物多半是個獨眼龍——因為他不需要兩隻眼睛來形成立體影像,一隻就夠了。
但是這樣的三維眼並不具有透視功能,看一個手機並不能看穿裡面的零件

那人類能做出這樣的眼睛么?
答案是能,而且已經有了。
有興趣的同學可以自行搜索德國RAYTRIX 3D光場相機
以下內容複製自其廣告材料:

藉由Raytrix三維光場相機所獲得之三維光場影像,

經過複雜之四維圖像處理,可達成之主要功能有下列四項:

一、立體深度信息之影像

二、全幅對焦之影像

三、具有立體視差之多視角影像

四、可軟體自由對焦之影像


只需一次取像, 即可得到3D影像和3D深度資訊圖


最後,四維空間只存在於理論中,宏觀世界裡是不存在的(請和四維時空相區別)。就算有四維空間的存在,也是完全超脫於人類的直觀理解之外,人類只能用數學語言去描述和討論高維空間,而不可能對著非專業群眾(比如我)用通俗的話來解釋。


你真的能理解四維空間嗎。。


不僅是看不到四維,連三維我們也沒見過啊。
我們認為我們看到了「三維」,事實上我們只看到了二維圖像。這個二維圖像傳進腦子裡後,大腦腦補成三維。這也是為什麼視覺容易被欺騙的重要原因。


三維圖像也看不到的。

世界看起來是三維的,是人類用2隻眼睛觀察到的不同二維圖像,結合近大遠小、遮擋關係、陰影關係,還有日常常識等等等等腦補出來的幻覺。

你可以嘗試下遮住一隻眼睛,會發現,不僅僅是視野變小,對距離的判斷力也會變得遲緩,到馬路上試試吧。

人類的大腦很厲害的哦,光是騎自行車這個動作,每時每刻都包括了無數的變數。只要親能看到三維世界,能騎自行車,智商就完爆了世界上所有計算機啦&>(說完心裡有點虛,畢竟這世界上存在科技樹奇特的日本人,搞不好真的有能騎自行車的機器人呢→_→)


無法解釋,更不可能看到。只能理解。
比如四維空間的超正方體,是無數個正方體在扭曲的空間中面面連接而成(好比無數個正方形邊邊連接而成正方體),其「表面」是八個一樣大小的正方體,這八個正方體兩兩之間面面相互連接,其連接方式是不可能在三維中完成的。
我們能看到的,腦海中所能想像的,都是理論上三維空間可能出現的,但是四維物體不可能出現在三維空間,只能投影。
好比你不可能把一個正方體整個「塞進」一張紙(也就是二維空間),你也不可能在三維看到(當然也不能想像出)一個四維物體。


連三維都看不到,別說四維了,只能看到二維、感知三維和理解四維


首先你指的四維空間是否是指四維時空,如果不是,是指純粹的四維的空間,那麼對不起,我不知道該怎麼回答。在我的理解里,四維空間和多維空間是一個想像出來的概念,實際上並不存在,當然也談不上感知了。別和我說什麼扭一下,在扭一下,在扭一下。
如果是四維時空,那麼第四維就將是時間,從這個角度思考。我們不能感知四維時控是大腦結構不夠完善的結果。
拋開人類不說,如果是機器人怎麼來感受四維時空。
先從三維說起,其實我們人類看到都是二維的數據和圖片但是由於我們存在兩個眼睛,所看到的東西存在一定的偏差,這種偏差可以讓我感知兩個物體的前後,也就有了三維空間的感知能力。
但是大腦保存數據並不是完全保存的,就是你回憶上一秒的內容其實是預設了很大一塊的內容的映像,是不可以直觀感受的。但是我們還能回憶過去,迷糊的感知過去,這也是感知時空的一種方式。
換句話說,如果大腦可以完整的保存過去的數據,那麼我們就可以比較前後1秒的畫面的差異,感覺時間的流動和變遷,如果過去所有的數據都可以完整保留,那麼一條時間軸就出現了。
所以說未來機器人是可以感知四維時空的,很大可能性是可以感知四維時空的。只要機器人不對數據進行刪除處理。
其實我們也可以感知四維時空,只是時間的前後變得模糊,不是那麼的精細了。別說你感知不了,你可以想起童年就可以感知。


看不到,也理解不能,因為我們是三維空間的生物

並不認同四維空間=三維空間+時間
時間就是時間,跟空間完全不是一個概念

拿二維空間來作類比比較容易理解

設想有一個二維空間的生物,它能在二維空間裡面活動,走著走著,它碰到了一個封閉的空心圓形

它繞了圓一周,由於這個圓在二維空間是封閉的,它完全看不到這個圓內部有啥

ok,但是你看得見,因為你是三維空間的生物,在二維里多了一個坐標軸(高)來定義三維的空間,通過這個坐標軸,你既能看到圓內又能看到圓外

然而你告訴二維生物這個第三維的坐標軸的時候,它是無法理解的,因為這個坐標軸除了零點外所有的點都無法用二維坐標軸來表示

所以你走著走著,碰到個封閉空心圓球,你看不到它的內部,而四維生物會告訴你,他既能看到球內又能看到球外

四維空間就是比三維空間多一個坐標軸來表示物體的內外,這個坐標軸除了零點外所有點都無法用三維的坐標來表示,所以作為三維生物的我們,當然是看不到的


分享一個APP:四維(4D)


我覺得肉眼看不見四維空間,就好像用耳朵無法看到東西一樣,四維空間需要用另一種方式去感知。


點動成線,線動成面,面動成體,體動還是體。那麼反過來吧,體的截面是面,面的截面是線,線的截面是點。四維的截面是三維立體吧


我們每時每刻看到和感受到的都是「四維時空」的一個「三維空間切片」。把無數個以目前的最小極限即普朗克時間單位計量的「宇宙切片」拼合起來,就是一條完整的四維時空世界線。

從四維時空的視角看來,你從來沒有「出生」和「死亡」過。以地球的局部參考系來看你這個人體的形態是一個長條,起點是子宮中的胚胎,末端是棺材。但是其實在往下分,就發現組成你的每一個原子都沒有消滅過,都是從一團混沌中自組織出一團被我們稱作生命的東西,隨後再次歸於混沌。它們的軌跡也是紛繁糾錯,體現著最原始最數學的美。而如果參考系再放大,我們的四維時空是怎樣呢?以太陽來說,我們,連同太陽系八大行星的四維形態構成了絮狀的環,五彩繽紛圍繞著中央火紅碩大的毛線球。然而再放到銀河系時,發現我們絮狀的環變成了絮狀的螺旋。可是我們還知道,銀河系本身也是運動的,宇宙本身也是運動的……

所以,你真要說我們當前這條世界線的四維形態是怎樣。(其他世界線不討論,我個人的理解是被我們觀測之前未坍縮宇宙的其他量子態,這裡得留給物理大牛們了。不過這條世界線是我們目前身在其中,唯一能切身認識體會和描述的。)那麼,在大爆炸理論前提下,我們正身處一團絢麗的,正在綻放中的煙花里。


PS:如果你已經開始思考」很多條世界線「這件事,那麼恭喜你,此刻你已經在用五維時空的視點俯視著我們的四維時空了。非專業人士,如有認識錯誤之處,還望大牛們指正。


能。
樓主需要買塊表。


不要說四維我們看不到,你以為真正的二維空間我們就能看到嗎?圖樣啊。

真正的二維,是只有面積沒有高度的。不是高度很小,是高度為零。

拿紙上的畫來比喻二維也是不準確的,因為紙有厚度,即使這個紙薄到只有一個質子的厚度,它還是有厚度,並不為零。

反正我自己是想像不出一個厚度為零、面積極大的空間是什麼樣子,也想像不出這個空間里能存在什麼樣的厚度為零的物質(如果有物質,那也不是人類所認知的物質)。至於說那個空間還有智慧生命,更加難以想像。比如,通常的理解是:二維生物只能看到各種長度的線。這個我覺得就不對,厚度為零,零就意味著沒有、不存在,誰能看到不存在的東西?這些生物又怎樣去感知周圍【不存在】的物質世界呢?

跨維度這種事,目前還屬於人類能力遠遠達不到的,夏蟲不可語冰,聊聊就好,別太當真。

另外在現有答案中,我覺得這個很好,通俗易懂:肉眼為什麼看不到四維空間? - 小炯不是少爺的回答;


在這個看「三圍」的年代裡,看什麼四維。


能看到的話 問題就變成 為什麼看不到五維了


可以舉個例子,打個簡單的比方吧。

先看二維空間不能看到三維空間這件事情。

假設,存在這麼一個二維空間:可以理解為這個二維空間就是一張紙。

二維空間裡面有一群螞蟻(可以認為這些螞蟻都被嵌在紙里,只有x和y上的大小,z方向大小為0)

很顯然,這群螞蟻沒有辦法想像或者用眼睛看到三維空間里發生的一切。

比如答主正在這張紙上面演算,螞蟻們根本就看不到答主,只是發覺自己的空間收到了擾動。

其實推廣到三維空間也是類似的。我們就像剛才的螞蟻,我們根本無法想像出或者看到四維空間是個什麼東西。


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