維數

維數

維數,又稱維度,數學中獨立參數的數目,物理學和哲學的領域內,指獨立的時空坐標的數目。從廣義上講:維度是事物“有聯繫”的抽象概念的數量 ,“有聯繫”的抽象概念指的是由多個抽象概念聯繫而成的抽象概念,和任何一個組成它的抽象概念都有聯繫,組成它的抽象概念的個數就是它變化的維度,如面積。此概念成立的基礎是一切事物都有相對聯繫。

數學描述

描述

一維、二維、三維一維、二維、三維
在一定的前提下描述一個數學對象所需的參數個數,完整表述應為“對象X基於前提A是n維”。

理解

通常的理解是“點是0維、直線是1維、平面是2維、體是3維”。實際上這種說法中提到的概念是“前提”而不是“被描述對象”,被描述對象均是“點”。故其完整表述應為“點基於點是0維、點基於直線是1維、點基於平面是2維、點基於體是3維”。再進一步解釋,在點上描述(定位)一個點就是點本身,不需要參數;在直線上描述(定位)一個點,需要1個參數(坐標值);在平面上描述(定位)一個點,需要2個參數(坐標值);在體上描述(定位)一個點,需要3個參數(坐標值)。
如果我們改變“對象”就會得到不同的結論,如:“直線基於平面是4維、直線基於體是6維、平面基於體是9維”。進一步解釋,兩點可確定一條直線,所以描述(定位)一條直線在平面上需要2×2個參數(坐標值)、在體上需要2×3個參數(坐標值);不共線的三點可確定一個平面,所以在體上描述(定位)一個平面需要3×3個參數(坐標值)。

物理維度

連線通路

例如:兩條平行線可以看作是兩個相對獨立的一維空間,要想從一條線到另一條線就需要建立一條新的直線連線二者,此直線即是維度。0維是一點,沒有長度。1維是線,只有長度。2維是一個平面,是由長度和寬度(或曲線)形成面積。3維是2維加上高度形成體積。
(註解:維,在拉丁語中的意思是“完全的加以量度”。)

分數維

19世紀,數學家們發現了分形,由此創立了一種新的維度,“分數維”,人們由此意識到,維度不只是整數,還有可能是分數,甚至可能是無理數。英國著名物理學家史蒂芬·霍金教授有這樣的解釋:這就像一根頭髮,遠看是一維的線,在放大鏡下,它確實是三維的;如果面對時空,如果有足夠高倍的放大鏡的話,也應該能揭示出其它可能存在的4維、5維空間,直至11維空間。

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