四维空间为何不是三维空间加上时间?科学家怎么说的?

鬼才导演诺兰在《盗梦空间》之后再次携带他的科幻巨制《星际穿越》来袭，引发了科幻迷的无数惊叹。近些年，科幻电影的流行成功带热了多维空间的概念，从《三体》的降维打击到《星际穿越》的四维空间，一些都与维度有着紧密的关联。维度到底是什么？四维空间多出的维度为何不是时间？你可能需要搞清下面的这几件事。
什么是维度？
现实生活中，许多人把时空观和维度理论糅合在一起，混肴不清。但是要想理解好多维空间，就要先清楚的认识维度的概念。
维度起源于数学，又称维数。数学中的维度是建立在欧几里得空间的概念之上，是描述静止物体的参数，几个参数就是几维。第四维也只是和其他三个维度具有相同性质的一个坐标而已。1854年，数学家黎曼将三维的立体几何推广到了任意维数，因此才有了四维方程是超立方体方程的理论。
我们日常所说的四维空间的维度，更多的是建立在爱因斯坦狭义相对论上的一种维度。意思是维系与度量，更多的是描述万物之间联系的一种方式。它们希望通过这种理论，实现时空（时间与空间）的统一，就像希望宇宙四大力能够统一是一样的。
简单来说，就是四维空间的维度指的是数学中的一种参数，是以欧几里得空间概念建立的。我们所说的四维空间更多的是描述时空统一的，虽然两者有联系，但是含义却不一样，其实叫做四维时空可能更准确一些。
四维空间与四维时空
明白了不同维度的概念，我们再来所说四维空间与四维时空的故事。希望在这里你能找到四维空间为什么不是三维空间加上时间的原因。
刚才说到，四维空间的维度只是一种参数，因此我们可以无限添加这些参数的数量。我们常说1维直线，2维平面，3维立体，这样所构成的关系更多是几何向量中的一种线性运算。当3个向量被推广之后形成一个多向量集合，也就构成数学中的多维空间。这种理论下的四维空间更加纯粹，更多地是一种运算性质。
爱因斯坦在狭义相对论提出的四维时空，是基于闵可夫斯基的四维时空观提出的。作为爱因斯坦地老师，他最开始将四维空间表示成为三维的空间加上一个时间的维度。爱因斯坦最初并不认同他的观点，直到在广义相对论的研究中才发现了它的重要性。
在这里，空间不再是一成不变的，它和时间之间有着紧密的关联。我们熟悉的尺缩效应就是这中观念的典型代表：在不同的惯性系里观察同一把尺子，会出现不一样的长度。将时间与空间重新排列组合形成四维时空。
总而言之，四维空间没有时间的干扰，强调的是空间的绝对静止性，而四维时空这是时间与空间的不断变化。
科幻电影的发展，确实将许多晦涩的科学理论带到了大众视野，但是我们仍需要看清这背后细微的差别。关于四维时空，其实我们每个人也都只是猜测，正如那句话，低维空间的生物是不会理解高维空间的。至于高维空间到底是什么样子，我们不得而知，而真正的四维空间并不是加上了时间。如果你有更好的想法，不如一起来讨论。