知豆号网友提问：
大家有看过《星际穿越》吗？五维空间是个什么样的定义？
优质回答：
谢谢邀请，星际穿越无疑是一部百看不厌得电影。
定义：
Space：三维空间
P3：三维的点。在图形上用0维的点表示。
L4：四维曲线。在图形上用1维的曲线表示。
S5：五维曲面。在图形上用2维的曲面表示。
我们用P3来表示处于一定状态的Space。若有S5上的一点A，则Space(A)表示A点对应的Space。定义原点O表示处于原始态的Space。老子曰：无名天地之始，有名万物之母。原始态即无中生有的一刹那Space所处的状态，说人话就是宇宙大爆炸。
从原始态开始，Space在时间维度上有多种可能的演变路线，每条演变路线在S5上可用一条以O点为起点、无限延长的L4来表示，我们将这些演变路线定义为时间线，简记为TL。每条TL可称作Space的一种Solution。
包含原点O和所有TL的S5曲面叫做S5(Space)。有兴趣的读者可以自行证明为什么所有的TL共面，反正我是不会证…
性质：
1. TL上取任取两点A和B，则曲线AB的长度表示Space(A)与Space(B)之间的时间间隔；
2. 若N条TL共同经过某一点M，则表示Space沿着这N条TL均能由原始态演变为Space(M)。
正题：
影片中，库珀被卡冈图雅黑洞吞噬之后进入了一个“超立方体“，在这里看到了处于各个时间点的女儿书房，他成功找到了已成年、正在家搜寻线索的女儿，并通过Gravity给女儿传达了能破解引力之谜的二进制信号，女儿据此找到了调和相对论和量子力学的方法，最终帮助人类逃离了地球。
如果影片内容均合理，那么该如何理超立方体内的画面和相关情节？
假设：
整个影片只呈现了Space的一种Solution，即：影片中展现的所有三维空间，包括库珀在书架背后看到的三维空间，均属于同一条TL，记作TL(Film)。
实际上，基于L4的定义，可以将超立方体可以理解为一个五维超曲面S5，库珀则以“五维人”的视角观测S5中的一条L4，即TL(Film)。注意，此处的S5不同于S5(Space)，它是由4维的TL(Film)加上另一维度构成，为了区分，将其记作S5(Hypercube)。那么另一维度是什么呢？脑洞告诉我是引力…
我们看到，库珀可以通过扰动S5(Hypercube)中的引力场来改变三维空间引力场。为了便于想(yi)象(yin)，我们假设引力在五维空间中呈现为与TL(Film)相交的、实体化的平行直线族，如图1所示。那么，每当库珀拨弄一根引力线，就会影响“引力线-TL(Film)”交点处时空的引力场。
超立方体由已掌握引力之谜的未来人类所构建，其目的在于，引导若干年前跌落黑洞的库珀把赤奇点数据传递给女儿，由她带领人类逃离地球，从而让未来人类的存在具有合理性。
由影片内容推测，在女儿的主导下，未来人类构建了超立方体，然后前往卡冈图雅黑洞附近，关闭超立方体，救回了库珀。一系列事件发生的先后顺序如图2所示。
有人问：有没有数据传递失败的可能？答案是没有。因为TL(Film)是自洽的：一方面，未来人类引导库珀传递数据；另一方面，数据传递又赋予未来人类存在的合理性。一旦Space中出现人造超立方体，说明Space已进入TL(Film)的轨道，未来人类一定存在。当然，在另一层面上，失败的可能性还是有的：Space在库伯跌落黑洞之时步入另一条TL，库珀没被人造超立方体拯救，直接被黑洞吞噬，全剧终…
五维空间内，库珀观测到的是TL(Film)上一系列离散的动点，这些动点的运动范围都集中在女儿一生的数十年内（未来人类的设定），它们都沿着TL(Film)往时间增大的方向匀速运动，如图3所示。
库珀在观测这些动点时，就好比在看一部部电影，电影的场景只有一个：女儿的书房，而书架就是荧幕。最终，库珀找到了那块荧幕，荧幕上是成年时期的女儿，他弹奏着引力线，完成了自己的使命…
写到这里，被电影中那超越维度、穿越时空的爱所震撼，我不禁感叹：擦？！好像性质1和性质2都没用上啊？
其他网友回答
1.【N维可以体现为N-1维的投影】
一维只有长度，就是一条直线。
二维是长度和宽度，就是一个薄片，没有厚度（高度），所以所有的二维图形，在一维就投影为一条线。这个也不难理解。
三维加入了高度。以此类推，就是真正的投影的概念，比如，三维的球体，在二维就投影为一个圆形。注意，不是三围。
那么四维呢？等下讲。
2.【在N+1维中，可以通过扭曲N维，来连接N维中的任何两点】
在一维里，两点之间只有一条直线距离是最近的，成为一条线段。
在二维的纸面上，我们还可以把这条线段扭曲变成一个圆形，那么这两点之间的距离就变为了0。
在三维中，我们可以干脆扭曲纸面，让两个点碰在一起。就像电影中演的那样。用笔戳破投影的两个洞，就是虫洞，而三维投影在二维纸面的是一个圆形，那么在三维中自然就是一个球形。相信这里很容易看懂。
在四维中的扭曲，你可以这样理解：你能够瞬间从任何一个地方，去任何一个地方。我们只是把空间扭曲而已。更形象的说，就是多啦A梦的随意门。
更多维度的扭曲，请见下文。
3. 关于概率波的坍塌，【薛定谔的猫】
薛定谔的猫是诸多量子困惑中有代表性的一个。相信大家已经听过很多次关于这个故事的描述了，我就简化一下“一只活蹦乱跳的猫被封在一个密室里，密室里有一盘毒药，不知道猫是否会去舔毒药，那么在你打开密室之前，猫是活还是死？”
根据我们在日常生活中的经验，可以认定，猫或者死，或者活。但是，如果我们用薛定谔方程来描述薛定谔猫，则只能说，它处于一种活与不活的叠加态。我们只有在揭开盖子的一瞬间，才能确切地知道猫是死是活。此时，猫的波函数由叠加态立即收缩（或者说坍塌）到某一个特定状态。量子理论认为：如果没有揭开盖子，进行观察，我们永远也不知道猫是死是活，它将永远处于半死不活的叠加态。
很难理解吗？你只要这样去想象即可：在你打开盖子的瞬间，时空裂变成了两个，一个是猫死了，一个是猫活着，这两个时空，从此以后互不相干继续存在下去，两个世界里有两个你，可能会去做不同的事情，而这两个时空（宇宙），也不会互相影响。那么在空间裂变之前（就是你打开密室的瞬间之前），两个时空是叠加的，猫的死活，就是一种概率。这个概率，或者说概率波，在你打开的瞬间，由波，变成了一个确定的点（概率波的坍塌）。
4. 【平行宇宙】
如果你理解了猫的或生或死的可能性，那么你就可以理解，在这里创造出了两个平行宇宙。如果再加上其他参数，比如，猫如果活着，是站着还是坐着；如果死了，是趴着还是躺着。加入这四种可能性后，就产生了4个平行宇宙（活着站，活着坐，死着趴，死着躺），以此类推其他的因素，则是无穷多个平行宇宙。
而我们在三维世界看到的这个人，就是这个长长的四维轨迹图的一个瞬间的投影而已。所以，三维就是四维中的某一个时刻，反过来，四维则是三维的集合。
五维，就是概率（也可以理解为不同的可能性），即加入了平行宇宙的四维。那么投影在四维中，也是一个四维轨迹图。那么在五维世界里，应该是什么样子的呢？
在五维中，你会看到，同一个人，有无数个四维轨迹图（每一个轨迹图，都是他的一生，可能是成为医生，他也可能成为了总统等等。所以五维中，有无数种可能的此人的一生）叠加在一起，投影到任何一个四维空间，概率波就坍缩成为某一种特定状态，也就是他的某一种一生。
在《星际穿越》中，男主在最终进入黑洞后，进入了五维空间，里面有他女儿房间的所有时段，电影为了方便演示，没有用四维轨迹图的方式，而是用了无数个房间。有人会问，这样不是应该是四维吗，为何是五维？因为在当时的情形下，他女儿的命运也可能有可能性，可能没有解出方程，可能没有接收到他的信息等等。所以电影解读为五维是比较合适的。
补充一点，四维扭曲三维的两个点，在上文我们已经讨论过，就是随意门。那么，五维连接四维的两个点，是怎样的呢？我们把“某人的一生”这个四维轨迹图中的任何两点（两个时刻，比如3岁和30岁）扭曲在一起，看上去，就是这个人突然从3岁变成了30岁。也就是说，五维空间里的人，可以随意改变自己所处的时间（年纪）。
让我们再进一步，什么是六维？
在五维中，这个人的一生，有很多种可能性，你可以想象无数个四维轨迹图像牙签一样插在一个圆心上，成为一个巨大球体好了，只不过每一个“牙签”都是独立的，之间没有办法直接相连。不妨
其他网友回答
以下内容纯属个人理解。
要想了解五维空间，首先要先了解更低维度的空间。
0维，一个无限小的奇点
一维，一条无限长的直线
二维，一个无限大的平面
三维，一个无限大的空间，我们就属于三维生物，但是我们生活在四维空间
四维，我们所在的世界，在空间的基础上加上时间
而五维，就是在空间和时间的基础上加上不同的可能性。相信你一定听说过平行宇宙论，而五维就是多个平行宇宙重叠的空间。四维空间的生物无法感知，也无法理解五维空间。
相信你也知道薛定谔的猫，而五维生物观察到的猫，薛定谔的猫就是死的和活的重合的样子。
其他网友回答
《星际穿越》的五维空间脑洞很大，具体说它是什么，还真的难以分析，为什么呢？
首先，一个飞行器经过黑洞，人被吸进去？还有东西吗？不要以为我书读的少就骗我，应该进去黑洞要没命了。所以说，五维空间不存在，又有什么好定义的呢？
其他网友回答
一维空间，是一个点；二维空间，是一个面，有长度和和宽度，但没有深度；三维空间，就是我们所处的空间，有长度宽度，还有深度，我们三维世界的计量单位，是具体，任何两个物体之间的关系，都可以用长度去表示；四维的空间，是时间的空间，时间是四维时间的计量单位，四维的世界里，就像一排树，每一颗都是不同时刻的我们，从出生，到死亡，按时间排列。
而五维空间，则是时间和空间的世界，时间和空间构成五维世界的计量单位，在这个世界，每个人的每个生命时刻都可以被找到，找到的当时就是目标的所处时间和所处空间，即科幻电影里的时空穿梭，看到过去或未来的自己，但是，只能是如看电影般的看，无法改变或影响过去或未来的一切。至少五维世界还做不到，更高纬度的世界能不能做到未可知也。电影中，诺兰所处的超体空间，里面的是他的女儿墨菲的所有成长的各个时期的合集，即每一个时刻，这个超体便是五维世界的人类放置给诺兰的。
以上就是小编关于【大家有看过《星际穿越》吗五维空间是个什么样的定义】的分享，希望对你有用。
