前言
人類對世界的認識，主要是 透過觀察世界然後總結規律，最終得出結論 。比如我們看到太陽每天從東邊升起，然後我們就可以認為未來的每一天太陽都會從東邊升起，於是我們就可以在早上望向東邊等待欣賞日出的美景。
一直以來這種先觀察然後總結出規律的方法都為人類的進步提供了最主要的幫助。但是只靠觀察還是會有很多限制，因為有很多事情是我們不能輕易觀測到的。
比如 微生物的存在 ，在顯微鏡被發明出來之前，人們一直以為是水中藏有惡魔，因此才會讓人喝了就生病，之後 顯微鏡 的出現才讓謎底揭曉。
大概從十五世紀左右開始，我們就開始需要借助工具來幫助自己觀測世界，然後總結出更加深奧的規律。
再往後，人類就需要透過 數學 進行推斷研究，然後以此為基礎研究自然界中更深一層的規律。比如 日心說 出現後，太陽系中有許多行星實際上都是透過計算發現的，當時的科學家們根本沒有足夠強大的天文望遠鏡觀測太陽系的環境。
但是他們透過 計算天上行星的運動軌跡 ，最終得出太陽周圍有哪些是行星，有哪些是更遙遠的恒星。
計算行星運動軌跡
直到現在，數學依舊是多門學科研究的基礎，比如著名 廣義相對論 中的關於空間的定義，就是根據 德國數學家黎曼提出的黎曼幾何 來設定的。這個神奇的 黎曼幾何也是世界上第一個建議以四維和更高緯度定義物理空間的數學理論。
黎曼幾何和四維空間
1854年，剛剛獲得博士學位才三年的德國數學家伯 恩哈德·黎曼 為了取得講師的職位，在哥廷根大學進行演講，演講的主題就是「論作為幾何基礎的假設」，這次演講正是黎曼幾何的前身。
這次演講的中心內容，是黎曼思考了六年的知識匯總，他根據數學家 高斯對曲面的研究成果和赫爾巴特的哲學思想 ，總結出一個重新定義的幾何系統。
黎曼幾何模型
在我們的世界中，幾何其實就是 身邊物品狀態的數學表達方式 ，它的基礎其實就是 簡單地的長寬高三維世界 。而在黎曼的設想中，他認為數學不應該受限於現實的狀態，沒有誰規定這個世界的緯度只有三個。
在黎曼幾何中，這個世界是不會有平行線的，因為在三維世界的平行線也一定會在更高的緯度中相交，除此以外這個世界中的直線可以無限延伸，但是這個直線的長度卻是有限的。
因為在黎曼設想的世界中， 三維空間其實就是一個球，在三維空間中一直延伸的直線，最終一定會重新返回到起點，因此這所有直線的長度就等於空間球體的周長。
黎曼球面
而著名的廣義相對論，正是以黎曼幾何為基礎設想現實生活中物質與空間的關系。愛因斯坦受到黎曼的啟發，認為 空間不是平的，而是一個曲面， 所以擁有龐大質素的物質可以將宇宙中的空間壓成一個凹陷下去的曲面，這就類似於一個將一個玻璃球放在繃直的保鮮膜上一樣，保鮮膜會凹陷下去。
而 物質之間的重力，也是因為空間的扭曲導致輕的物體往重的物體掉落 ，道理很簡單，重的物體能讓空間扭曲的程度更加厲害，造成一個更加陡峭的坡度，所以其他的物體都會向其靠攏。
但是由於在宇宙中所有物體本身都會有一個 內建的初速度 ，在這個速度的作用下，輕的物體不會直接掉落到重物之上，而是會圍繞著重物旋轉，一圈又一圈後，直到初速度被消耗光了，才會掉落到重物之上。
愛因斯坦和空間扭曲
這個空間的扭曲，是我們可以在太空中觀測到的，最常見的就是 地球圍繞太陽轉 ，不然無法解釋這種現象，太陽畢竟沒有用繩子牽住地球將它甩得轉起來，在物理的世界中，任何現象都必然會有其原因。
愛因斯坦的相對論證明了空間的扭曲，也證明的黎曼幾何的正確性 ，所以我們可以根據數學進行推論， 這個世界很有可能是存在第四個緯度的。
但問題是，人類作為三維生物，我們無法觀測和感受到四維空間的存在，甚至我們都無法真正想象到四維空間是什麽樣子的。一個點上有四根線相互垂直的空間，就是四維空間，拿出我們的三維座標圖，相信大家想破腦子也想不出如何畫出第四根相互垂直的線。
三維座標系
如何認識四維空間
在著名科幻小說 【三體】 中，就曾描述過四維空間的存在，乘坐飛船逃離地球的人類，正是借助四維空間的力量，進入到堅不可摧的三體水滴探測器，從內部將其破壞。
由此可見，四維空間相比於三維空間最大的區別，其實就是 沒有內外之分 。但是我們是無法想象出一個沒有內外之分的世界長什麽樣的，人類的想象其實都是基於現實發散思維的，現實中完全不存在的東西，也就難以進行描繪。
因此要想認識四維空間，我們必須借助一點工具—— 二維空間 。如果讓大家想象二維空間肯定很簡單，因為我們都曾親眼見到過二維空間——一幅畫。
三維生物看二維畫
首先假設我們是一個二維生物，那麽這個世界中的我們將會失去身高， 只有長和寬 ，二維空間生物能夠看到的永遠只有長短不一的線，因為我們不能看到三維空間的高度。
作為一個二維生物，我們的食物很可能是一些比較短的線或者點，將食物吃進肚子後，三維世界中的人可以看到食物如何進入到二維生物的肚子中，甚至能直接看穿二維生物的肚子，可以直接從第三個緯度中取出肚子裏的食物。
如果三維空間的物體穿越二維空間，比如用一支筆插進畫中。在二維世界中的我們將會看到一個點在世界中憑空出現，然後這個點漸漸擴張成線段，而且線段的長度越來越長，最後這個線段將會永久留在二維世界中。
二維線段
更為神奇的是，這個線段在不同的位置觀測會顯示出不一樣的長度，這應該是不可能的事情，因為在二維世界中每一個線段的長度都是守恒的，它只能被分解折斷，但不會憑空出現也不會時長時短。
將二維世界的現象類比到三維世界中，我們就可以大概知道四維物體出現在三維世界會怎麽樣了，進而能夠更好的認識和理解四維空間。
首先 四維空間肯定可以看到我們身體內部的食物，透過第四個緯度，我們將會失去內外，就像有一條拉鏈將我們開啟了一樣。
而且四維物體留在三維世界的投影很可能 並不是它本體的一部份 ，而是穿越三維世界時留下的一個洞。
所以三維物體靠近這個洞時，就有可能會從這上面掉落到四維空間中。有些科學家認為， 黑洞的存在，就有可能是物質太重，將空間壓穿了，所以黑洞中心將會是一個穿越到四維空間的通道。
黑洞
進入四維空間會怎樣
假設黑洞真的是一個進入四維空間的通道，那麽這就意味著四維空間是真實存在，而且我們也有機會前往的。人類的好奇心一定會驅動著無數人不計代價地前去一睹四維空間的「真容」。
那讓我們根據上文對四維空間的認識，推理一下三維生物進入到四維空間中到底會怎麽樣吧。
首先我們悲觀一點想，進入四維空間後，組成人類的物質會在一瞬間就死去，無論是我們的身體結構，還是組成人體的細胞，甚至是構成物質的原子粒子，都會在進入四維空間的一瞬間被強行展開成四維。
四維空間模型
我們可以想想一個圓形的二維生物，長得像個草履蟲，它的內臟全在它的「肚子」中，其實就是一個圓圈包圍著的一些小點。如果它進入三維空間，它將會擁有上下內容，原本被圓圈包圍著的內臟，會立刻掉出來，三維生物進入到四維也會出現同樣的事情。
所以如果人類要進入四維空間，首先要做一個 帶有四維內容的防護罩 ，保護自身的安全，進入之後，以人類的三維觀測能力，我們其實看不到四維空間的全貌，我們只能看到連續不斷的四維物體片段。
影視劇中人類進入四維空間
讓我們再次拿出二維生物進行類比，在二維世界中，二維生物能夠看到的就只有點和線，它們只有這個器官，所以即便進入到三維世界中，它們能夠看到的就 只有周圍全都是長短不斷變化的線條。
人類也是如此，只有透過黎曼幾何等數學的幫助，將觀測到的大小不斷變化的三維物品進行四維組合，才能算真正觀測到四維空間。
人類難以看到四維空間全貌
四維生物存在的可能性
如果更高維度是確實存在的，那麽在其中產生生命也是有可能的，對於充滿未知的世界，出現一些人類無法理解的現象是很正常的事情，但這個可能性與現階段的我們，沒有任何影響。
科學家們對於研究是十分嚴謹的，他們有一個必須遵守的準則—— 如無必要，莫增實體。 目前為止，人類甚至沒有觀測到真正的四維空間和四維物體，所以考慮一個我們不確定是否存在，甚至無法很好理解的空間是否存在生命，還為時過早。
目前人類對於四維空間的探索，基本上都是停留在 數學和理論層面 上的。等到人類有能力開始研究四維空間的時候，這意味著我們的物理技術肯定已經出現質的飛躍。
以數學和物理為基礎探索多維空間
結語
遺憾的是， 現在人類連地球上的能源問題都還沒能解決，甚至還走不出太陽系 。三維世界中的宇宙都還沒搞明白，就考慮四維空間的事情，還是太早了，因為即便理論支持，但卻沒有實踐的能力，這是不行的。
人類未來的探索方向，應該是解決能源問題，然後 借助升級的能源，造出更加強大的飛船，探索周邊的恒星系 ，發展成能夠完全利用恒星能量的星系。
至於四維空間，大多數人都相信四維空間是存在的，但並不會輕易影響到三維空間，就像我們也無法找到一個二維空間並且幹涉它一樣。
人類對多維空間的想象
