目前三維下產生的基礎數學在高維度下是否依然成立?

假設存在一個高維世界,裡面的智能生命歸納出的數學基礎是否可以和我們的兼容。又會有哪些異同。而我們對於這些異同的思考,是否會被本身三維的性質局限而永不可知?


不同維數之間差別還是挺大的。比如說,一維和三維球面上有群結構,但是再高維就沒有了。再比如七維球面上才會出現的不同的微分結構(四維不知道)。還有,h-cobordism theory只在至少5維的流形上才對,這直接導致了高維的Poincare猜想的解決,但反而三維和四維的Poincare猜想比較麻煩。

還有一個例子,實二維也就是復一維的共形映射也就是全純或者反全純,但是高維的共形映射反而簡單,只有平移相似反演及其複合。

剛剛想到這些,容我想想還有沒有別的。。


數學規律在不同維度的空間中會有不同。但無論是生活在幾維空間中的生物來研究,當它們研究相同維度的空間時,就會得出相同的數學規律。

當然,生活在某種空間中的生物,最先開始研究、也是研究得最透徹的,必定是自己所在的那種空間。


R^{3}里微分結構只有一種,但R^{4}里可以有無窮多種,事實上也只有R^{4}有無窮多種……

扭結在更高維的空間里也是不存在的……

暫時就想到這些……


我發現很多人沒明白題主在問什麼?只是回答了「不同維度下的數學結論是否會不同」,那個自然是會不一樣的,同一個「數學問題」在不同維度的確會不一樣,這是顯然的。但是,這不代表不同維度的生物研究「相同的維度」的數學對象會得出不同的結論。只要建立在同一個「公理基礎」上,兩者都尊重邏輯,那麼這兩類生物的研究結論是一樣的,和這個生物生活在幾維沒關係,就好像人類雖然生活在「三維」,但是研究起多維也頭頭是道一樣,甚至無限維這種東西也早就不是什麼新鮮事。 當然了,生活在幾維肯定對這個維度是最關心的。

重點是不同維度的生物會選擇同一個「公理」嗎?這就很難說了,也許人家不承認選擇公理呢?也許人家不喜歡集合語言呢?畢竟,雖然我們現在主要使用的公理系統是ZFC,但是很多數學家也會換換口味,加入這個或者那個「公理「,只要它兼容就好。 比如,「連續統」假設,也就是沒有一個集合的cardinality(基數)是嚴格在整數和實數之間的。數學家證明,這個假設成立與否和現在的ZFC系統都是兼容的。Cohen用力迫法證明了這個結論,還因此拿到了菲爾茨獎。 我也聽過,有些人還真的在假設這個基礎上證明了一些東西。嗯,interesting。


隨機遊動,大於等於三維空間常返性不再成立..


假設存在一個高維世界,裡面的智能生命歸納出的數學基礎是否可以和我們的兼容。又會有哪些異同。而我們對於這些異同的思考,是否會被本身三維的性質局限而永不可知?

這是原題主解釋的題意。我持不可知論。

幾年前,對,就是龐加萊猜測剛解決的那年,我和一個在相關方向工作的傢伙聊天,問了他一個問題:五維球面為什麼可以翻轉?

他想了一段時間說; That is not our world.

數學啊,最早是來源於實踐的。拿幾何來說,一維是條線,二維是個面,面比線多了個叫做角的幾何結構。三維是體,裡面有異面直線,二面角等面里沒有的東西。三維以上呢?不知道,我們也看不到。數學上的高維空間只是三維的形式推廣,本質上沒有多出更多的幾何結構。

如果真的按照題主所說,存在一個高維空間,我相信應該會有從三維世界總結不出來的空間結構,也就是我們被三維局限而不可能知道的結構。或許加上新的結構,五維球面就不能翻轉,或許隨機遊動可以返回原點。誰知道呢?

別說五維了,就是我們現在的世界,如果一個智能生命本身的移動速度能達到光速的幾分之一,我相信他總結出來的幾何也不會和我們一樣。


誰說高維沒有定義的,前三維每一個維度都是長度,第四維也一樣,覺得從三維理解到思維不容易,但是理解了四維更高維就好理解了。

這個叫超立方體,是一種類似於三維中正方體一般存在的幾何結構,展開圖由8個正方體組成(真的是都是直角的正方體),如果你看下圖難以理解也很正常,畢竟這是一個四維物體的三維投影的二維投影...

註:如果想理解的話可以考慮一下如何讓四條直線在四維中兩兩垂直(就是正交基),如果你站在三維的角度上是絕對做不到的,就像你不能站在二維平面上讓三個直線兩兩垂直。

考慮在不同緯度下同一緯度的事物規律

我們來考慮兩條直線(兩個一維)的關係,在二維中兩條直線可以平行或相交,在三維中又多了一種情況叫異面,但在四維中又會多一種情況叫異體,兩個線完全不在一個空間,但兩者是可以像異面一樣計算距離的,這種看上去像是更加複雜不適用但邏輯其實和三維二維都一樣,或者說更高維的公式可以兼容低維的公式,低維公式是高維公式的弱化。

如果說上面的考慮類似於一種絕對的位置,我們來考慮一種相對的位置,即考慮二維下得一維(平面內兩條直線),三維下的二維(空間內兩個平面),四維下的三維(胞體內的兩個空間),其位置關係要麼平行要麼相交要麼重合。四維下是允許兩個三維空間平行的,而且在第四維的兩個數之間存在著無數個平行空間,學過線性代數的應該都能明白。但高維之後的確會出現低維不存在的情況需要新的公式去描述,但描述出來後在更高的緯度上一定能用的上。

本身人們在研究更高維時最為重要的思想就是「類比」,把我們能理解的東西去類比到更高緯度上去,看在低維上有沒有和高維類似的結論。所以同一思想到更高維可能表現的更加複雜,但其本質是相同的。


哈哈哈,剛剛還在想這個問題,我在看流體相關的方程,在想要是我們維度變了,這些東西是否還會成立······現在是xyz,維度變了可能要再加變數吧!


數學的很多定理都是從一維推導到高維的啊!


數學結論跟物理世界的維度沒關係。純數學的存在又不需要物理。君不見在數學裡面我們都在處理各種維度包括n維的東西嗎?三維空間限制不了數學研究。


首先我們所處時間的維度到底是什麼本身就是個問題,如何定義一維跟二維,點再小也有面積,面再薄也有厚度,而超過三維的空間到底是什麼樣,也沒人嚴謹地說明,而那個用螞蟻散步描述維度的例子也經不起推敲,還有把時間引入維度的,時間是空間變化的順序性表述,並不能反過來再用時間定義空間。我現在只能認為我們所處的空間只是一個三維空間,可以從理論上定義其他維度,比如二維就是厚度為零的紙,一維是寬度為零的線,但現實中存在嗎?


低維的無限是高維的有限


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