三维时间轴是四维空间吗（四维时空不是四维空间）

昨天连载，简单介绍了一下爱因斯坦的四维时空构想的数学渊源，也谈了谈中国古人对维这种思想的认识，今天继续谈这个话题。笔者会利用几天的连载，区分一下各种文化领域不同的四维。它们很不同，而现在被一些人混为一谈。

从昨天的评论留言中可以看出，一些人使用的维度概念是人文意义的，或者说数理文化意义的，而非数学或者物理意义，那么，虽然我们都在说四维，但是说的根本不是一回事。后面，笔者会谈到这种人文意义的维与物理和数学的维的不同。

今天先搞清楚物理的四维时空和数学的四维空间的不同，先继续从物理的四维时空说起。

昨天简单介绍了一下爱因斯坦使用ct的数学意义和数学原因，今天说说为何要用ict。

ict

由于在三维的直角坐标系中，我们无法画出来另外一个与其他三个坐标系同时垂直的坐标轴，那么这个坐标轴被用ict来表示，也就是引入了欧拉的虚数概念。

虚数是什么？

在数学中，虚数就是形如a b*i的数，其中a,b是实数，且b≠0,i² = - 1。虚数这个名词是17世纪著名数学家笛卡尔创立，因为当时的观念认为这是真实不存在的数字。

我不清楚这句”当时的观念认为这是真实不存在的数字“什么意思，难道现在这个数字就存在了吗？从数学角度而言，即便现在，它依然也是真实不存在的数字。

什么时候这个虚数会存在呢？用在数理文化的人文解读中，把没有的说成有的，它就赫然存在了。这是现代西式数理文化中，利用数的方法。如此就可以解读鬼神存在的空间了。换一种用法，把虚数坐标系当成笛卡尔坐标系使用，也就可以扯淡了。

上面我引用的这一段据说是介绍数学的，而看这种表达，话里有话，弦外有音哪。原来数学也在不经意间被玄学拉下水了？也就是本来你是学数学，但是没留神，就已经把玄学思想接受了。这就是这种数学介绍方法的人文危害！这样介绍数学的人，可能本身并不懂数学里面原来也有唯心的猫腻！

当然，别忘了，数学的妈妈是数理！数学仅仅是数理文化的孩子之一，算卦这种迷信方式也是数理文化的孩子之一，方外之学也是数理文化的孩子之一。

在虚坐标中，我们可以简单标注这些点，让这个“不存在的数字”被直观表达出来了，但是，这里有个前提，这是虚坐标系，并不是笛卡尔直角坐标系。

在笛卡尔直角坐标系中，表达的是实数，而且在点没有几何形状的前提下，在传统的一维、二维、三维中做到了实数的代数几何统一。四维以后，代数、几何就不能简单一统了，还得加其他的前提限制条件。这一点后面介绍。

而在虚坐标系中，同样是利用勾股定理，我们一样可以利用降维的方式表达这个虚数，例如1 1i，在虚数坐标轴中，就是（1,1i）这个点，用1 1i来表达，以区分笛卡尔坐标系（1,1)这种表达。那么距离（0,0i）的距离，依然和笛卡尔坐标系一样，是根号2i。但是这个根号2i是并不存在的一个数。

（0,0)和（0,0i）或者0 0i并不同，一个是实数的点，一个是虚数的点（并不存在）。但在使用中，我们通常会混为一个点。相对论由于引入了ict作为第四坐标轴，那么实际使用了这种数学方式。

这样的结果，就是实数、虚数基于这一点的统一，人文表达就是存在与不存在的统一，实与虚的统一。中国古人的表达就是阴阳一体。这是西式量子化意义的表达，就如伏羲的“一”一样，就如量子力学中那个即死又活的猫一样的作用。

虚数坐标系

我们可以把虚数理解为实数的虚镜像，一个虚拟的数学世界，或者是一种不存在的代数辅助线，数学用它会很方便。但是，在笛卡尔坐标系中，你永远见不到它，找不到它，也不该见到它。

当你把虚数世界、虚拟的数学世界当成现实的时候，你已经进入玄幻的世界。

物理学家、数学家必须进去，才会借用这种数学的方便；但是如果出不来，就在玄学中了。也就是需要有孙悟空的能耐，上天入地，必须畅行无阻，否则就不一定陷在哪里了。

虚数这个概念的引入带来的数学解读问题

当我们计算一个虚数的位置的时候，必然会用到勾股定理。那么虚数是负数的开方（这东西原本几何画不出来，但是有了欧拉这虚数坐标系，就画出来了。），只有再平方才能恢复“原貌”，但是这样折腾以后，虚数的运算过程在解读的过程中就很容易被变为实数意义的解读。这为数理玄学留了一个“绝妙”的解读的空档。

通常介绍欧拉的时候，都是介绍他是伟大的数学家。但是，他不仅仅是数学家，还是神学家。这在西方古代很正常，在西方近代、现代依然正常，因为西方近2000年都是宗教文化背景。即便是现在，西方一些物理学家同时也是神职人员。他们介绍的物理中，充满了对上帝的崇敬。

欧拉发明这虚数i，可不仅仅是为了数学准备的。他的目的之一就是通过兼容勾股定理，那么负数和虚数可以混为一谈的表达，这样才可用所谓的最美方程“完美”地表达古代数理大一统思想。这样，同时兼容虚数和负数的数学世界。i，对数学有利。但是，由于解读过程中可以存在的人文解读漏洞，i，对数理玄学的发展更有利！

科学是一把双刃剑，数学又何尝不是？

而爱因斯坦的四维时空的拟合数学方法，借用了这个i。在三维直角坐标系中，画不出来这个第四坐标轴，只有i可以解决这个数学问题，而且让其与其他三个坐标轴形成的数学性质保持一致，混用（0，0）和（0，0i)。对于数学而言，这是很奇妙的必然的办法；而对于数理玄学而言，机会来了。

对物理的四维时空认识的最典型的两种错误：

一、将物理的四维时空和数学的四维空间混用。

一些所谓的科普文章，不区分物理的四维时空和数学四维空间，稀里糊涂用一个词来表达，有意或无意中造成人文解读的误解。

这是典型的数学错误。虽然爱因斯坦的物理方法是基于数学方法的，但是物理的四维时空与数学的四维空间并不同。

最简单的理解，我们从未看到过四维空间的物质，也不可能看到，因为那是数学定义下的虚拟空间，现实意义并不存在。

三维坐标系的定义是什么？三个相互垂直的无限长的坐标轴组成的体系。即然坐标轴无限长。那么无限长之外的世界，就是基于三维体系基础的四维世界。这明显是玄学问题，不是数学问题了。

而一些人振振有词的把四维正方体的超体在三维的动态投影当作四维空间，这个认识也是数学错误的。四维空间基于三维的原始定义，你是画不出来的。而四维正方超体，改变了坐标轴的原始定义，边长是有限长了。只有这样，才能在三维中画出所谓四维超体的三维动态投影。

这在中国古代，实际被形容成方外之学，也就是玄学了。边长是无限长的正方体之外是什么样子的意思。古人都想明白这一点了，言其为方外，可惜现代人很多人不懂这一点。也就是懂得了方内方外有别的古人，实际比分不清四维空间与四维超体区别的人，更唯物一些。

而且，四维空间没有任何物理证据证实其存在！这实际是物理不可能证实的数学任务。无限远在哪里？更别说无限远之外的世界了。

《山海经》中或者《拾遗记》的方士动不动就是十万八千里之外，这实际就是古人认为的方的范围，意思就是有能耐你去调查啊。现在这个距离忽悠不住了，可以真去查，那么就得忽悠更远一点，几百亿光年以外。文化实际就是这么发展的，换汤没换药，方士不是傻子，往往方士的头脑比较聪明的，也在进步。

这样，就有了低维度生物不能看见高维度的数理迷信表达方式。这句话用在数学和物理中，道理是正确的。的确物理解决不了无限远之外的物理观察问题。但是，这句话通常被玄学利用，利用这句话说明你看不见鬼神的理由。鬼神在更高的一个维度而已。那么，你说这句话是迷信还是物理表达呢？

而爱因斯坦所说的四维时空的现象，都在经典的三维几何体系内，并未跑出三维空间去。已观测的哪个星球不在这个三维空间中呢？卫星定位的是三维空间的事情，利用相对论的方法更精确了，可并没把汽车搞到四维空间去。卫星定位一下你的汽车，你的汽车就跑四维空间去了？这是做梦！

爱因斯坦之后，基于传统数学四维的定义方式的数学尴尬与糊涂，又产生了分数维的数学概念。分数维可以简单理解为在某个维度内的复杂性。四维时空实际是大于等于3.0维小于4.0的维的物理概念，所以四维时空在传统的三维空间概念中。而四维空间，说的是大于等于4.0维小于5.0维的数学概念了。懂了分数维，你就彻底明白四维时空与四维空间的不同了。可惜，分数维概念产生于爱因斯坦之后，爱因斯坦也不懂。他的四维时空概念，对于数学而言，实际是一个容易产生歧义误导的物理概念。

明白分数维以后，四维空间与四维时空就不至于搞混了。

也就不整天闹着去四维空间看看去了。四维空间那是数学游戏，虚拟的数学构想，并不是现实。中国古人懂这一点，所以才有方外的概念。当然了，用数理文化的解读的方式，神仙鬼怪也就都可以生存在这个空间里了。因为这些无需证实，你想他就在，你不想他什么也不是。

这是具有数理文化背景的现代玄学、迷信利用现代数学的用法。要不说得与时俱进啊，人家迷信、玄学都与时俱进了，即然能够利用这个维度认识上的漏洞，说明人家迷信、玄学很用功的，都把相对论歧义玄学化了，这个空子钻的很准确。而如果你还没搞懂分数维，也没懂四维时空，这也就怨不得人家忽悠了。

这样是不是就解决认识问题了，还没有！利用相对论数学推导到极限，就会产生虫洞、黑洞、奇点、白洞这些三维空间与四维空间的数学衔接点，也就是太极中的鱼眼。你说物理能不脑袋疼吗？是有，还是没有呢？暂时物理证实不了。对于玄学，这是好消息，可以放心的忽悠了，可以把你忽悠到十八维空间去。

四维时空的极限数学解现在是物理心中的痛点，就像心上的一把刀，只能忍，真证实不了！谁让近代物理的拟合数学模型就得依靠数学了。而这个痛点，却是玄学利用物理，打着科学旗号的关键点。物理证实不了，也就意味着不能证伪，这就方便了，天马行空唯心地放开地吹了。科幻小说也跟着起哄，也就成了玄幻小说了。

二、将时间轴与时间混用

霍金的《时间简史》中，就存在这个问题。时间、时间轴分不清。这书名是《时间简史》，但说到相对论之后，说的就是时间轴或者时间轴的影响了。如果你依然以为他在说时间，你不迷糊那才怪呢！

时间和时间轴在数学中是两个不同性质的完全不同的概念。时间，是序列表达方法；而时间轴，是虚长度。

也许是西方对这种混用并不在意的原因吧？还是翻译的原因呢？因为西方是宗教文化底蕴。这样糊涂神糊涂庙地混在一起说，宗教文化会好混一些。但是，中国是唯物文化，所以是要区分一下时间轴和时间的。这俩严重不同！

霍金对物理维度的认知是正确的，他用放大镜看头发来比喻多维，多维就像分形的放大镜，也就是物理意义的这种多维，就是三维空间内部的不同分形细节。用放大镜，看到四维空间去，这不可能！你哪根头发跑到四维空间去了？那根头发成仙了？

（很多时候，所谓的平行空间也是运用的这个玄学数理表达原理。平行空间仅仅是量子领域或者说量子级别的一种数学拟合式样的表达，如果人文性地扩展到宏观来表达，和四维空间扯的人文的淡是一样的。物理可没说这是宏观概念，冤的很。）

相对论的时间轴，实际是为了表达四维之外所有其他影响因素的综合性的概念，而且是一个虚长度的概念。

而传统意义的时间概念，并不是长度性质，而是间接描述一个过程的矢量顺序定义。

如果时间的原始概念被偷换，或者利用时间轴表达时间，或者利用时间来表达时间轴，这都是数学错误的。但是，解读起来就很有玄幻的感觉了，就快成仙了。穿越也就是小case了。

时间和时间轴被混着用，例如都用时间来表达，你要觉得是很正确的，说明你已经着了玄学的道了。因为，这相当于你把传统数学大厦的基础给拆了，而楼还在那。

待续。。。。。。

明天顺手再说说时间，并开始说数学意义的四维。数学意义的四维，不仅要与物理的四维区分开，还要区分代数、几何的，这也并不相同。三维中的代数几何的统一，不代表四维中其数学性质也可顺利沿用，也能顺利统一。

还是这句话：面对未知，惯性思维可能会形成理解错误。面对四维，惯性思维肯定形成理解错误。古人就犯了这个数学错误。

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