自从广义相对论提出“时空扭曲”思想以后，四维时空观就被人类奉为圣神，经典时空观就不得不被人类所抛弃，因为二者是水火不相容的矛盾的两套时空观理论。经典时空观确立的是三维空间和时间相互独立共存，四维时空观确立的是三维空间和一维时间是相互联系的且非独立的。本文从维度的定义出发，分析空间和时间的维度纠葛。

1. 维度定义

何为维度？

网络词条是这样定义维度的：维度，又称维数，是数学中独立参数的数目。在物理学和哲学的领域内，指独立的时空坐标的数目。0维是一点，没有长度。1维是直线，只有长度。2维是一个平面，是由长度和宽度(或曲线)形成面积。3维是2维加上高度形成体积面。4维分为时间上和空间上的4维，人们说的4维经常是指关于时间的概念。(4维准确来说有两种。1.四维时空，是指三维空间加一维时间。2.四维空间，只指四个维度的空间。)四维运动产生了五维。

对于维度的定义“维度，又称维数，是数学中独立参数的数目。在物理学和哲学的领域内，指独立的时空坐标的数目”，笔者认为网上描述地非常准确，其中的几个关键词“数学”、“独立参数”、“数目”，“独立”和“时空坐标”。

无论从数学以及数学中的几何学分支，还是物理学和哲学探讨维度这个概念，都必须满足最重要的一点：就是各维度必须相互独立。何为独立？笔者认为独立对于维度来说，就是各维度间必须具备单独变化的能力。通俗地讲，就是任一维度值都具备能够单独改变，同时其他维度值保持不变的能力。

对于维度的独立性，用三维坐标系的形成过程分析比较容易理解。

设想空间中的一条直线，任意选取一点为原点（值为0的点），这条直线以原点为参考有两个方向，任意选一个方向定义为正方向，则另外一个方向为负方向。此时，再定义一个线段长度为“1”的标准长度，1维坐标系就定义完成。1维坐标系只定义了一条直线上的点，并给这条线上的所有点都取了一个不一样的名字x【x属于实数集】。

1维坐标系到2维坐标系的定义，涉及能量最低法则，用几何术语描述就是“直线外一点到直线的垂直距离最短”。不在同一直线上的三个点确定一个面，和直线与直线外一点确定一个面，是同样的概念，因为两点（不同点）确定一条直线。2维坐标系中，两个维度拥有共同的原点，还最好拥有共同的标准长度（当然也可以不共标长，共标长在具体炒作中要简单一下，这也是能量最低法则主导的）。在1维坐标系的基础上，要通过1维坐标系确定的原点，还要与1维坐标系相互垂直，这样的条件确立的是一条线吗？答案不是，而是一个面，这个面上通过原点的有无穷条直线，没有通过原点的也有无穷条直线，而我们明显可以判断出，前者和后者相比较结果是0：∞。而我们要确立的第二维度的直线，只是前者中的一条，这又是一个0：∞。2维坐标系定义了一个面，同理，这个面上的所有点一一对应不完全相同的组合名字（x，y）【x，y都属于实数集】。

2维坐标系到3维坐标系的定义，和从1到2的定义类似。3维坐标系中 ，三个维度拥有共同的原点，还最好拥有共同的标准长度。在平面外通过平面上某点的线有无穷条，其中只有一条是垂直于平面的；这一条既要通过平面某点，又要和平面垂直的直线，就是在2维坐标系基础上确立的第三维度坐标系。对三个维度都设立正方向后，3维坐标系就形成了。3维坐标系定义了一个体（宇宙空间），同理，空间中的所有点一一对应不完全相同的组合名字（x，y，z）【x，y，z都属于实数集】。

从1维坐标系到2维坐标系，再到3维坐标系，会自然而然地发现一个事实，从宇宙空间角度思考：1维坐标系这条直线上的点虽然无限，但相比宇宙空间中全部点而言只是非常少的一部分，二者对比为0：∞；同理，2维坐标系这个面上的点虽然无限，但相比宇宙空间中全部点而言只是非常少的一部分，二者对比为0：∞；3维坐标系定义了一个无限的无边无际的体，这个体内的全部点和宇宙空间中全部点是一一对应的，即二者对比为1：1。

通过上段的分析，我们会发现，由于1维坐标系无法给宇宙空间全部点命名，所以需要继续定义2维坐标系；同理由于2维坐标系无法给宇宙空间全部点命名，所以需要继续定义3维坐标系；当3维坐标系定义完成以后，会发现此时已经将宇宙空间全部点都命名完成。

能够共存的维度彼此之间必须满足独立性。这个独立性表现为，一个维度值在自己的取值范围内任意驰骋时，其他维度有保持完全不变的特性。很明显2维坐标系和3维坐标系都具有这样的特性。

本节讨论了维度的定义，以及从1维到3维坐标系的形成过程。下面讨论四维能否存在？

2. 第四维度

当今世界，主流学术界对第四维度分两个方向定义，四维空间和四维时空。

2.1. 四维空间

四维空间，就是在空间3维坐标系的基础上，讨论再增加一个空间方向维度的情况。

（1）从维度的定义我们已经知道，共存的维度必须保证相互间的独立性。如果增加第四个维度，这个第四维度能够和之前的三个维度，彼此间保持独立性吗？假设在3维坐标系中引入空间第四维度，请思考，要保证在其他三个维度值不变的前提下，这个第四维度值能够自由变化吗？答案很明显，这个第四维度根本无法动弹。所以从维度的独立性可知：四维空间是不存在的。

（2）从宇宙空间点和坐标系点的对应关系，可以知道，到3维坐标系时，宇宙空间点已经和坐标系点形成了一一对应的关系。此时还需要再画蛇添足似的增加一个小名吗？从能量最低法则讲，只要目的达到，根本没有必要再增加一个坐标参数。

（3）从坐标系的空间几何形式讨论，大家想象一下，3维坐标系建立了通过空间某点的三条直线，这三条直线两两相互垂直，请问还能够找到异于这3条直线，且要通过三条直线的交点（原点），还要和这三条直线都两两相互垂直的空间直线吗？有一丁点空间思维能力的人，就给很明确地回答，根本找不到同时满足这些条件的第四条直线。

定义第四维度，必须满足维度的定义条件，这才是科学的态度。通过上面3个方面的思考，很容易得到，四维空间是不存在的。

2.2. 四维时空

四维时空，就是在空间3维坐标系的基础上，讨论再增加一个时间维度的情况。

将时间提为三维空间的第四维度，正是明白空间只可能是三维的，根本加不进去第四维空间。三维空间无法加入第四维空间，那么，加入第四维时间就成立吗？

加入第四维时间的人，立足于运动，因为运动让人类觉察到了时间的存在。此时就会出现两种思维方向：A种是认为任何物质的运动，都是在同一个三维空间中；B种认为物质因运动所处的位置，在不同的三维空间中。

B种思想的人认为物质存在过去的自己，当前的自己，以及未来的自己，不同时间内的自己位于不同的三维空间中。笔者就B种思想的人提个问题，请问运动物质的整过运动过程，是否都在包括你在内的众多观察者的观察过程中？众多观察者都有各自的运动状态，而运动又对应不同的三维空间，请问这众多复杂的三维空间是如何相互通视的，有逻辑判断能力的人，应该会轻易得出一个结论，此种情况下，这众多复杂的三维空间只可能是同一个三维空间。

举个例子，人体中，我们的血液相对于骨骼和肉肉等是一直流淌运动的，难倒说我们的骨骼和血液位于不同的三维空间，很明显我们的躯体，包括相对静止的骨骼，相对运动的血液，都是同一个位于同一个三维空间中的躯体，根本不存在因时间而形成的多个三维空间。

从维度的定义，也很好区分时间不能纳入第四维度。假设时间被纳入第四维度，提两个个问题：

1、时间能够任意自由变化吗？很明显，时间只能自然流逝，而不能够想到那个时刻点就到那个时刻点，也不能够想快就快和想慢就慢。三维空间各个维度，都能够自由变化而不考虑其他维度的变化情况，时间不具有成为维度的此条基本条件。

2、时间的改变，其他维度具有保持不变的特性吗？时间的改变，是其他三个空间维度变或不变而体现出来的，时间和三个空间维度是共存关系，而不是独立变化的关系。

其实，将时间作为第四维度的人，是没有将两个概念想明白，一个是“运动是同一三维空间的位置改变”，另一个是“运动是不同三维空间中静止的串联”。第二个运动概念类似于最早电影的原理；而第一个运动概念是宇宙中真实的客观存在情况。

通过上面的分析，答案应该很明确：时间根本不具备作为第四维度纳入三维空间的条件，所以四维时空的概念是不成立的。

其实，提四维时空的人，变相提出了多元宇宙空间的概念，四维时空不成立，多元宇宙空间也是不成立的。当今主流学术界，提出了平行多元宇宙空间和嵌套多元宇宙空间等概念，人往这些方向思考，笔者不反对；但是，如果把臆想当成科学结论，笔者是坚决抵制的。

3. 结论

综上所述，无论是空间维度还是时间维度，都不具备构成第四维度，甚至更多维度的条件。宇宙空间是唯一的同一的三维空间，时间是同时存在于整个宇宙空间的宇宙共同属性。宇宙空间中，因为宇宙尺寸无限大的原因，导致空间中存在过去宇宙各个时间点的各种声光信号，我们不能说接收到了宇宙过去的信号，就说这是过去的宇宙时空；因为，我们所接收信号所代表的当时的客观事物，可能早已面目全非。

我们所感知的世界，只是客观真实世界的一小部分，然而就算是感知的这一小部分，也会被我们人类按照自己的大脑思维惯性而曲解。这正说明了，我们要正确客观认识我们所赖以生存的地球及宇宙，就只能靠我们的不被假象所迷惑的客观的科学的“心”去感受。

作为一个客观的理智的科学工作者，我们必须摒除个人意识偏见，用客观的科学的实事求是的态度，去对待我们所做的每一项研究工作。只有这样，我们才可能不会因为我们个人认知标准不同的原因，去误导人类大众的认知标准。

科学分析，不求大同。不足之处请客观指正，谢谢！

                                                         陈军

                                                  2021年11月10日

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