
关于四维空间中的三维空间存在几个相交面的问题,常常有人提出这样的疑问。
我们无法直接到达四维空间进行观察,但可以通过类比法来理解。这个问题就像是在问,在三维空间中,两个二维平面相交,它们之间会有几条相交线呢?对于这个问题,学习过高中立体几何的人都能回答,只有一个相交线。答案很明显,三维空间在四维空间中有一个相交面。
尽管这个答案似乎有些让人难以置信,仍然会有人对其表示怀疑。他们可能会想象三维空间相交应该是两个立体物体相交,中间重叠的部分即相交部分应该是一个立体块,所以应该有无数个相交面。
这其实是没有正确理解三维空间与四维空间的关系。如果用降维思考的方式来理解,这就好比是二维空间看二维平面相交和三维空间看二维平面相交的区别。在二维空间中看两平面相交,相当于两个矩形相交,其相交部分也是一个矩形。而在三维空间中看两平面相交,则相交的是一条线。这也就意味着,虽然三维空间在四维空间中有一个相交面,但这个相交面在四维空间的视角下看起来可能有所不同。如果我们想要更直观地理解这一点,可以把两平面相交形成一条线的示意图想象成将二维平面视为三维空间。我们经常在二维平面上绘制三维物体,因此我们可以轻易地将二维平面想象成三维立体。这样,三维就变为二维,隐藏了一维后,二维图上的相交线实际上在四维空间中表现为一个相交面。这就像是我们常见的立方体相交图,从不同的角度观察就可以看出它们实际上是相交的截面。这种截面我们一般称之为“截面”,就像两个立方体互相切割一样。示意图上显示的相交的截面呈现出X形,看起来像是两个面。但实际上这只是因为在三维空间中绘制在二维平面上的结果有些变形。实际上那个X形的截面在四维空间中其实是一字型的截面,也就是只有一个相交面。
