“四维时空”和“四维空间”有怎样的区别呢？

最近所有文章我都是围绕广义相对论中的“时空弯曲”概念来展示相对论核心，其中谈到了时空弯曲是能以光速c传递到远方的，这就是引力波的传递。但是不少网友仍然没明白“四维时空”和“四维空间”的区别，所以本期我就针对这个问题来重点讨论。

首先“四维时空”是广义相对论里面的概念，是爱因斯坦“创造”出来的一种抽象的事物，这个事物由3维空间+1维时间构成，这个事物本身在物理上也是有意义的，四维时空的诞生意味着“时间”和“空间”是不可分割的整体。

但是“四维空间”是纯数学里面的概念，他在目前的物理世界没有任何客观物体与之对应，只是数学上面的一个“游戏”而已，当然说游戏可能有点过分，因为研究“四维空间”本身还是有意义的。这里就要谈到一个话题，数学这门科学和其它自然科学到底有啥本质的区别？

首先我们把研究自然世界的规律统称为“自然科学”，它包含物理、化学、生物、地理等多门科学。自然科学需要经过两个环节才能认为是正确的：1、理论推理正确 2、实验验证符合。理论推理正确是指：你的理论基于一些“公设”进行推理得出的各种结论之间不可相互矛盾。实验验证符合是指：你的理论必须要符合我们的客观世界，也就是说要有实验支持你的理论。

但是数学就不一样了，数学不是自然科学，他属于形式科学，啥意思呢？就是说数学完全是基于假设和推理的学问，他只需要保证一个环节正确即可：你的理论根据一些“公设”进行推理出的各种结论不可自相矛盾，数学完全不用管客观世界是否有对应的“真实物体”与之对应。所以两者区别出来了：

物理是经历：假设——推理——不矛盾——实验——符合理论——被大家公认。

数学是经历：假设——推理——不矛盾——被大家公认。

从某种意义上说，完成一项数学成果比完成一项物理成果少了一个环节：实验验证。这也是为什么数学总是发展在其他自然科学之前，因为少了一个环节也就少了一个研究任务。

通过以上分析我们可以看出，数学本身是人创造的一种“工具”，既然是人创造的，我们就可以用“发明”这个词来表达，比如牛顿发明了微积分。但是物理是自然科学，自然科学的规律是宇宙诞生的一刻起就已经存在，所以我们只能用“发现”，而不能用“发明”。“发明”是一个从无到有的过程，“发现”则是本来就存在，你只是发现它而已。

明白了以上概念后，你就知道“四维时空”和“四维空间”的区别了，前者是爱因斯坦为了自己的理论建立的一种模型，这种模型本身在客观世界是有对应的实体存在的。后者则是纯数学上面的研究，两者完全不同。所以当爱因斯坦广义相对论说“四维时空”是弯曲的，千万别把它理解成“四维空间”是弯曲的，甚至有的朋友会直接理解成我们生活的“三维空间”是弯曲的，这样的理解都是错误的。很多反对广义相对论的朋友，却连啥时“四维时空”都没弄懂，这些基础概念都搞混淆了，反驳自然显得如此无力。

三维空间和四维空间有什么不同？又该如何去理解？看完后脑洞大开