公共空间设计可以提高人们的生活需求,增强人们对空间的舒适度。那么,什么是公共空间设计呢?以下是由我为大家整理的公共空间设计的相关介绍,希望能帮到你。
公共空间设计的概述
公共空间的设计不仅是目的和结果,也不是设计迎合少数人的标志,而是一个过程,是一个大众参与并不断展现其生活变换的过程,新的设计并不仅是新的风格或新的形式,而是指新的内容和创造新的生活方式。
空间从物理形态上的界定可以清晰地分为:占有空间和未占有空间。人们对空间的占有是靠物化的标识来界定的:如堆起的石头.刻有标记的界碑等,当然最有效的是建立起构筑物,或干脆建个房子来巩固对空间的占用,这样的物理界定是靠数字和实物等有形而清晰的界定。在相当正常的情况下,空间的合理利用和划分往往是区分公共空间和私人空间的必要手段,理所当然,公共空间对于公众的利益的理解和服务负有特殊的责任,我们追求的是如何使其适应人的各种需求,而不是让公众去适应各种环境。公共空间和私人空间在很大程度上是有机的整体,所以这个问题是我们学习环境艺术设计的或者是已经成为设计师的永恒的主题!
城市公共空间设计理念与方法那么总体上来说,从建筑或者项目的策划到建筑的设计、实施到最后的完成,以及到后来这些设施的运用和管理,这些和设计人员和专家都是有关系。这当中还有对群体的教育和使用者的教育。
大家都很清楚,意大利对建筑物的保护是做的最好的。最初这些想法来源并不是来源建筑师或者来源部门,而是来源于大众。由大众发起的自下而上的运动,促进了取这样一种态度。我们看到我们的城市的面貌得到延续,文化得到发展。
我今天这个题目是我在做博士研究的时候我找不到一个合适的课题,如果单纯去研究一个建筑我该怎么去研究它,所以我很困惑。但是当时有大量讨论我们的社会应该怎么做。在这个时候我就发现,我们的本身,我们建筑师我们专家,我们的服务对象也就是我们的甲方,以及使用的市民和大众。他们之间存在着需求、提供、创造这样的矛盾。这样的矛盾怎么解决,就是我这个讲座的出发点。在这个过程中有公共性的问题。
先放一些。这是一个广场,是一个私人机构,免费的提供大众在这里进行交流。
这是在街上随便拍了一个商场,这种艺术品,这种雕塑在街头出现到底起什么作用。
同时有一些民间的艺术家,在广场在建筑当中把他摆设出来,让人们去观赏,这也是一种趋势。在一些建筑上有这种的雕塑。
再室内来看,在一个大玻璃的空间范围当中,开始逐步的认识到这种标识系统。指示今天有什么样的展览,时间的安排等等。相对来说在相对枯燥的间当中有新鲜感。在下面的地方把外部的空间放到室内。
这是在地铁过道,这个墙面是很?灰色?的墙面,上面写了很多脏话或者小广告。有些人自发的在上面用金属做了这种东西。这完全是一种自发的行为。
这是一个,在地铁的入口的一角。
在国外有些私人的公司,会展示一些作品。这是一个中国的艺术品摆在这里,大家都可以看到。这是反映美国在二次大战时的情景。这种雕塑买回来的时候非常昂贵。
在一些大型的楼宇以及街道的两侧会有这样的雕塑,并不能说很好,但是丰富了空间。
这是一个换气槽,如果没有旁边的这个东西就会显的很单调。
这是金属的构件,主要就是想丰富一下,包括入口的处理上,做了一些规整,做了一些雕塑的手法。这是类似钛合金的东西围合起来的。
这是溪水,夏天是有水流的,给人感觉还是有可看的地方。
那么上面这些就是随便看一下,不管是正确还是不正确,主要还是有这么一种想法。但是反过来说这种想法是对还是不对。我们主观的认为,使用者应该是满意的,应该欣赏的。实际上是不是这样,里边是不是有差异性。真实的市民的需求到底是什么样的?
随着社会经济发展,公众对生活环境的质量和公共艺术的要求提高。我们反思一下我们以前的时候,我们建造一个房子,大家可以住进行就很满足了。但是现在的很多房子比较是有景观的,质量还要好,不好直接涉及到销售的价格。
这样一来我们和开发的结构,大量做了一些雕塑等等的东西。做完了以后是不是大家的评价就会很高。我们经常听到一种说法,很多雕塑过不了多久就没头了,就胳膊了。这些东西为什么会是这样,这里边是不是有一些具体的问题。双方都有双方的说法,艺术家和建筑师都认为公众无法理解完美的创意。公众会说你们歪曲了我们的需求。这就产生了现在的情况。
必须把这个现状加以解决我们才有可能往前推进,我们设计更符合公众,才能取得公众的认可,而不是学术界认可。反思一下,什么叫公共性。这里提出一个公共性的问题,从公共的意义上来看,是我们的目标是我们的追求。追求每个人都不一样,我希望我的住宅是180平方米,我希望有花园等等,这样的话公共性就无法调节。所以公共性并不是个体的意愿,而是个体与个体之间调节形成的一种共性,这个共性是由个体出发的,同时有回到个体循环的过程。
也就是说,公共的要求是随着整体水平的提高有一个循环和渐进的过程。那么同时在行政,我们国家有很多行政的手段调节,包括宏观调控也好,经济上的做法也好,都是自上而下的。那么并不是解决问题唯一的途径,而个体与个体之间形成的机构或者协会的组织,往往是能够合适的解决公共性的。
那么这里边还有一个概念,公共艺术的概念现在已经被广泛的提出来。这个概念其实定义是非常困难的。到目前没有一个确切的认识,至少从四个方面可以确定。
第一、在公共场所是公共自由介入和参与。
第二、是艺术作品,或者形式具有公共意志和公共利益。
第三、选择、展示方式和运作机制体现公共性。
第四、社会公众共享的社会,而不是个人去欣赏。
公共艺术具体范畴的广泛性,涉及到视觉范畴,造型艺术、表演、舞蹈这些东西都可以为公共艺术。同时公共性概念还有包容性。大家都可以自由去参与。
对公共艺术怎么去思考它,有几个方面。
第一、公共艺术的实现过程而其定义是一种值得参考的方式。
第二、从不同层面上去置疑所谓的?公共?,公共艺术将成为公共表达自己的一种方式。
第三、公共艺术的发展的过程怎么去研究。策略、政策的制定和构成。
公共环境艺术还有物质化的体现和场所性。
第一、这些包含了建筑物的本身,街道空间,商店,公共服务设施。公共雕塑等等共同构成,它们之间的关系是体现公共场所上。
第二、点公共环境艺术不是艺术家私密的东西,他的属于普通市民的。
第三、带有社会功能,必须是与环境,与社会需求相容的。
第四、艺术属于城市,随着城市而存在。
第五、公共艺术是一种艺术形式,通过艺术的改善转变环境的是它最基本的原则。
刚才讲到了三方,一个是公众,一个是公共环境艺术作品,还有就是设计师、专家,他们之间是什么关系?他们三个之间是循环的关系。
公共需求并非个体,而是人与人之间形成的共识和共性。通过专家和建筑师对公共需求的理解,经过创造把它转化为作品,而这个作品是需要大众来使用的,就是这样一个循环的过程。在这个循环过程中,非常重要的就是专家和建筑师,我们在这里起到了推进的作用。
那么这种公众的需求是不是有确切的存在,这是以日本为例,对于业余时间的消费,业余生活上所需要的环境的投入和支出之间关系的表格。在图象当中我们可以看到有关联性。13年日本经济腾飞,一直发展到1989年出现泡沫经济。这个10年日本经济是衰退期,1999年就跌入到低谷,2003年开始有一个缓慢的增长,就是一个过程。这样的过程带来了国民的收入发生了变化,失业率很高。那么在这张图上一般的衣食住行的跟经济发展是略有关联性。
那么对于业余生活对环境的需求公共生活方面的支出,随着经济增长,它是逐渐的增长到高峰。之后随着经济的变化,并没有发生了急剧的下降,而是平缓的状态。从这里看到,我的需求是走向第二种状态,逐渐的升高,公众的消费需求就越来越高。
社会富裕程度的提高劳动时间的缩短了,业余时间的扩大,日常化和近邻化的的要求就会提高。所以尽量的在周边地区满足对于公共空间的需求,这种发展是有重要作用的。
从开放空间到公交空间,公共空间到底是什么样的事例来看一下对经济发展。到70年代初的时候有效的事例有11个,随着经济发展逐渐的提高,到2002年的时候经济发生划破后就逐渐的下降。经济的衰退意味着我们对公共的投资有一些变成,相反对质的要求就非常的高。
具体看一下这些场所发生的行为直接跟我们生活的关联性。一般行为的设定,比如散步,活动。心理上的需求比如安静,休息。和他人的关系比如见面,交流。还有场所认识的表现意识比如购物的广场等等带有功能性的。场所的状态是热闹的还是主题集会。
在这几个年代我们来看一下,70年代主要是利用者行为的设定以及和他人的关系和场所认识表现。到了80年代逐渐开始心理上的需求,还有场所的状态。90年代就是机能的组合。对于业余时间消费的时候更注意行为的设定。
这种变化我想通过两个案例来看一下,一个是我们直接对它进行明确的设定,单方面的设定。第二是认识到这个单方面设定之中存在的问题,而有群众提出的要求,这些要求通过组合来完成这么一个设计作品。
这是一个用地,在这个位置上是剧场等等各种文化设施。这个前面是繁华的大道,这边是著名的百货店,在后边有很多的办公楼。有这么一块地,怎么进行开发。必须为大众服务的,有专家提出来,要有一个公共聚会的场所,第二要有公共汽车站。同时要结合地铁的出入口,同时要考虑到收益性。委托方是大连的设计公司。他们做了周密的设计作品,同时要体现出要求。
这是建筑周边的状况,这是入口,这是一个综合文化馆,这是大公司所在地,这边是商业建筑。这是通道,走到上边可以进入到文化馆。这是大的场景。()这是椭圆形的开口,通过4个大型的钢柱把它架起来,上面观景的平台,是非常大结构。从这个位置进入是公共的汽车站。这是下层的广场,通常会举办一些公共的聚会。下面这一圈都是商铺,有一些公共休息的座椅。
这是很多的小的构件或者小部分的设计,比如座椅、桌子、电梯等等。这个作品出来以后对他的评价很高,设计师也很满意,取得了成功。这个作品乍一看的时候都觉得很好,我因为离的比较近,我去过很多次,上午、中午、晚上都看过。同时在建成的时候是秋季,后来到夏季都去看过。这个水景还是比较吸收人的。
我当时对这个进行了调查,分时间段,甚至到季节的变化,每个人的位置他到底在做些什么,跟环境是什么关系,花了一年的时间做了调查。在这个调查当中根据人流的主线,人流基本是这样的,从出口进来以后分为两个,一个是从这边走过来进行上边的建筑物。第二是从这边走来还是去那个建筑物。这样一来就变成这个地方就是一个过道,这是第一直观的看法。第二使用者的属性,孩子和年轻人占大多数,孩子更多的是进入文化中心。年轻人基本就是穿越的性质。制造这个建筑最初的原则是提供一个场所,这个场所是让大家可以在这里有交流。现在这个状况来看,就跟当初的想法不太一样了。
作为下层来看是一个环形,主要是对商店感兴趣。有一个非常有意思的,就是说很少有人是穿越中间蓝色的地面,基本都是围绕着走。如果大家有兴趣的话去看一下广场,广场如果导向性铺地的话,人们会按照导向去走,不会走的很零散,这个环境对人有一种诱导性。
可以看到基本上产生消费的80%集中在短时间内。那么这个场所就失去了本身作为交流场所的意义,而转变成一种约会的场所性,只有点的功能。在短时间消费的80%的人流当中,几乎是停留在扶手旁边,而不是我们设定的座椅。也就是说是以这两根主要动线为主。这就是我们设计师在设计的时候是不是有一个偏差。
动的要求和他需要的环境要素和静的要求他需要的环境要素。刚才看到了动的要求,在交通的便利方面。而静的要求,宏观上需要远离,微观上需要舒适性,还有视觉上的影响。
我们得出这样的结论,刚才设计的作品。我们学术上,或者我们从设计师的角度上,我们做了这么一个地标性的建筑上,在使用上存在一种反差。这种反差是我们忽略了这个周边的人群他对环境需求的可能性。作品本身来看是一个近乎与完美的建筑,但是在使用上发生了这样一个偏差,导致了他使用效率的降低。
既然出来了这样的问题,公共的需求性,建筑师或者艺术家设计师以及作品之间的循环并没有达到一个完整的循环的过程,在这个里边我们是不是可以重新探讨一下我们设计的原则,我们设计的方法,我们设计的原理。在这个地方有这样一个例子。也就是说三者之间协调从公共需求角度是不是可以做一个很好的建筑,这是一种尝试。
居民自发的组织积极参与公共设施与环境的设计必要性。建筑家的引导协调的重要性体现在那里,这个工作的流程该怎么去做。在日本有一个很小的城市,做了这么一个文化中心,取了一种自下而上的过程。
首先看一下这个场所,地下有一层。这是第一层,很小体量的建筑物,建筑面积8000多平方米。这个 地方是管辖的地方。整个设计完成花了10年的时间。看一下场地,是一个L形的建筑物,留出一个很大的空间,是一个长方形的占地,做了一个缓坡的草坪。这是从侧面的入口进来看到的场景,这是玻璃幕墙,上面是铜板。这是通道,这边由陶片拼起来的。
这里边有一个信息站,有一些资料,可以上网。这边有一个剧场,这是剧场的入口。这是二层兴趣小组,活动的地方,可以孩子来也可以大人来。这是妇女带着孩子在这交流一下育儿经验进行一些活动。这是读书的一个小小的空间。
建筑本身还是不错的建筑,那么它取了一个什么样的组织结构形式,后来进行了调查。一般来说,、、议会拨款进行协调,然后进行预算,钱从那出。之后在委托设计师在设计,或者招标。然后交换给的管理部门,管理部门对它进行运营,这是一个基本的发展过程。
但是这个建筑的过程是完全相反的,首先是由市民组成的兴趣小组,是群众自发的组织,比如美术的,舞蹈的等等。他们自发的讨论需要什么样的建筑,出现了几百条的要求,例如温泉等等。从94年开始讨论,一直到98年,在这个基础上,建筑的负责人就提出来我们要设计一个中心文化设施。有专门负责盖房子的,还有一部分是负责运营的。聘请了一些大学教授参加这个活动,逐渐的理出头绪,有了头绪就逐渐反映到市。议员就认为可以做了,协调机构成立了建设委员会讨论这个事情。这个时候还没有一个建筑师真正意义上承担建筑设计。
这是当年的工作流程,从年开始讨论,到如今的方案。最后到1999年12月份落实到设计,请了一个很著名的设计师。设计方案出来以后,就开始返回到市民,市民就开始讨论。讨论到最后最终形成了执行方案。
那么这个过程完了以后就提出了几点,这个建筑建成了以后群众反映非常好。里边的工作室,创作室不预约全部都是满的,不管是不是休息时间,包括室外广场的运用。市民在讨论的过程中提出了削减建造成本的方式,包括建筑的材料。
刚才我大概的看了一下这个部门,这个贴面都是群众自己拿过来把它帖上去的。最后 这个设施的管理权落到市民自己组织群众的手里,他们自己来运营,甚至提出票价是多少钱。有谁可以来使用它,使用的成本。它这个运营成本比设计的运营成本相比低了40%。
总结一下,公众是利用主体。这是一个比较成功的例子,公众完全参与了设计的过程。市民通过三者之间的对话,市民的意见公众的需求在设计方案中得到重视,并且相互之间取得认同。市民最关心的是什么?环境到底做的好不好,是什么材料,有没有提供使用的家具等等。比想到要省钱,这种 意见在想法在我们的设计过程中是很重要的参考。
通过共同的策划,个人本身是分散的,需要通过对环境对艺术对设计有一个理解过程。我们通过与市民的交流,我们可以修改我们的想法。比如说空间范围,空间的创造,建筑形体,建筑结构,以及选择的场地等等这方面的东西。比如我做本地建筑的时候,我们可能还比较了解当地的气侯,人文环境。但是如果我们做到外地的时候,我们无法沟通的时候,这个恰恰可以填补我们在这方面的空缺,提供给我们一些设计的参考方案。他们可能说是比较有想象力的。
这个过程并不是一蹴而就的。理解的水平跟阶段是逐步提高的,逐步理解你的设计,逐步感受到你的好你的不好,是这样一个过程。这种交流的方式完完全全可以在现有的生活当中运用。所以在这个过程当中我们不要太急。
公众环境的艺术,如果个人简单的理解为艺术作品在公共场所中就是公共艺术,这种理解是不太现实的。
酒店公共空间有哪些设计要点?1.会议层应设服务间,部分会议室前宜设公共的茶歇空间。
2.酒店行政办公区域应设在酒店公共区域,主要设总经理室,销售部,餐饮总监,财务部,接待室等部门,四星级酒店一般公共区域的行政办公区域为200-300平方米。
3.游泳池池面形状可以自由,但应保证有25?4米的直道区域,直道长度最少不得小于20米。应尽量避免游泳池面区域有立柱。
4.游泳池长边两端不宜直接靠墙,应留有池边空间,可供上岸休息。池边应设有躺椅休息区域,以及饮料服务设施。
5.更衣室通向游泳池的通道上应设有洗脚消毒池。
6.公共区域宜设置通道或观察窗直接通向游泳池。
三维空间,也称为三次元、3D,日常生活中可指由长、宽、高三个维度所构成的空间。而且日常生活中使用的“三维空间” 一词,常常是指三维的欧几里得空间。长、宽、高便构成“三维空间”。三维即前后—上下—左右。三维的东西能够容纳二维。三维空间的长、宽、高三条轴是说明在三维空间中的物体相对原点O的距离关系。 在历史上很长的一段时期中,三维空间被认为是我们生存的空间的数学模型。当时的物理学家认为空间是平坦的。二十世纪以来,非欧几何的发现使得实际空间的性质有了其它的可能性。而相对论的诞生以及相应的数学描述:闵可夫斯基时空将时间和空间整体地作为四维的连续统一体进行看待。弦理论问世以后,用三维空间来描述现实中的宇宙已经不再足够,而需要用到更高维的数学模型,例如十维的空间
城市空间是由多个要素组成的,包括以下几个方面:
1、建筑物:城市空间中最显著的要素之一是建筑物,包括住宅、商业建筑、办公楼、学校、医院等。建筑物的类型和分布形成了城市的景观和功能。
2、道路和交通:道路网络和交通设施是城市空间的基础,包括街道、高速公路、桥梁、隧道、交通枢纽等。它们连接着城市不同区域,使人和货物能够自由流动。
3、公共空间:城市中的公共空间是供公众使用和交流的场所,如公园、广场、步行街、体育场馆等。这些空间为人们提供了休闲、社交互动和文化活动的场所。
4、绿地和景观:绿地和景观元素是城市空间中的重要组成部分,包括公园、花园、绿化带、河流、湖泊等。它们提供了生态环境、空气质量改善和美化城市的作用。
5、基础设施:城市空间还包括各种基础设施,如供水系统、供电系统、排水系统、垃圾处理系统等。这些设施为城市居民提供了生活所需的基本条件。
6、商业区和行政区:城市空间中通常有商业区和行政区的划分,商业区集中了商店、餐馆、场所等,行政区则是机构和行政办公场所的集中地。
城市空间是指什么
城市空间是指城市内部的物理环境和空间布局。它涵盖了城市的地理位置、土地利用、道路网络、建筑物、公共设施、绿地和景观等方面。城市空间是城市发展和生活的基础,它对城市功能、人口流动、交通、环境质量以及居民生活质量产生着重要影响。
城市空间的规划和设计考虑了如何合理利用有限的土地,提供良好的交通流动和交通接驳,提供便利的公共设施和服务设施,创造宜居的环境和社区,促进人们的交流和互动等。城市空间的布局和设计也会影响到城市的经济发展、社会活动和文化氛围。
在城市空间规划中,需要综合考虑城市的发展需求、可持续性要求、居民的需求和权益等因素,以达到经济、社会和环境的协调发展。优秀的城市空间规划可以提高城市的竞争力、吸引力和居住品质,为人们创造宜居、便利和美好的城市环境。
自然环境为主导,村落为主要居住形式等。
自然环境为主导:农业社会的生活空间受到自然环境的深刻影响。土地、河流、森林等自然元素是生活空间的重要组成部分,人们依赖自然条件进行农业生产活动,同时也受自然环境的制约和影响。
村落为主要居住形式:在农业社会,人们通常聚居在村落中,这是因为村落有利于农业生产、生活和防御。村落的布局通常以家族和血缘关系为基础,形成一定的社会结构和文化传统。
物理学界普遍认同的是,我们生活的宏观世界,是三维空间,四维时空。
三维空间很好理解,三个维度,每个维度有正负两个方向,分别是上下、左右、前后。而四维时空,依据的是爱因斯坦的狭义相对论,不存在绝对的时间,时间坐标依赖于参考系的选择,于是我们在生活的世界中确定一个,需要四个坐标:x,y,z,t,这里t就是时间。四维时空由此得来。
但这里要注意,时间坐标t属于的是“时空坐标”,而不属于“空间坐标”,因此严谨的说法是:三维空间,四维时空。而现代物理前沿有个研究方向叫弦论,研究的是在微观世界中可能存在更多的维度,这个理论目前被称为是最有希望调和量子力学和相对论矛盾的一个理论,不过目前好像也只是停留在理论阶段,不同的说法还有很多,也还未被试验验证,并且即使它是正确的,也只是在微观世界中存在,我们生活的宏观世界依旧是如上所言,三维空间,四维时空。
写了这么多不妨多说点,所谓超光速在目前的物理界被认为是不可能做到的。
至于说另一位所言我们一直生活在四维,只是无法感觉到,这种说法也不符合科学的原则。我还说我们一直生活在十维、一百维呢,但就是你感觉不到。这种说法根本没有意义。这里就涉及到哲学中认识论的问题了,在这里不再多谈。
空间的功能。
空间的功能包括物质功能和精神功能二者是不可分割的。物质功能体现在空间的物理性能,如空间的面积、大小、形状、通行空间、消防安全空间等措施。同时还要考虑到光、照明、通风、隔声、隔热等物理环境。
空间的精神功能是建立在物质功能基础之上,在满足物质功能的同时,以人的文化、心理精神需求为出发点。
首先,我们需要了解什么是四维空间。四维空间就是指包括时间A和由长X宽Y高Z组成的包括三维空间在内的空间。
如我们走在一条狭长的隧道里,我们能走出隧道的方向只有两个——前与后;而当我们在走空旷的田野里走时,我们就会有四个方向——前、后、左、右;而当我们的宇航员在太空中表演太空漫步的时候,他的方向将有六个,前、后、左、右、上、下。那么在什么地方我们能找到第七个方向和第八个方向,即第四对方向呢。当然,那只有在四维空间里才能找到。
然而,我们所生活的空间中就存在着这对方向,它们就是时间的前与后。想一想过去所发生过的和未来将要发生的,我们就会发现实际这一切存在着连贯性。
有一个现象是我长久以来所感兴趣的。就是为什么正方型有四条边,而立方体却有十二条棱,后来经过数学的学习明白了这是空间维度的差异。正方形可以存在于二维空间,而立方体不可以,它最少也得呆在三维空间里。那么会不会有什么东西不能呆在三维空间里却只能在四维及四维以上的空间里呢?
中国话里的正方里有个正字,仔细想来也就是,正方形和正方体都是方方正正的。他们在空间里是否能代表着什么呢?
经过多年的研究我认为,所有的正方都是一种空间维度的原身,从几何的角度就能说明这一点。比如它们的角相互垂直,他们的对边相互平行并且他们表示某维空间的最极端的几个方向。
既然是这样,那么它们之间一定是否会存在着联系呢?为什么一维是条直线两个端点,二维有四条边和四个顶点,三维有十二条边和八个顶点呢?这些数目难道就是孤立的、没有联系的吗?难道上帝就安排了这些数字作为空间的特征吗?
一些直觉告诉我,它们一定是有联系的,我一定得搞清楚。
再细细地去想,最简单的、能和空间的维数能直接对上号的就是在N维几何坐标系中的坐标轴的数目。因此,我便以此为突破口进行了更深层次的探密。
我在三维空间坐标系中加了一条与其他三条坐标轴方向都不同的新坐标轴——A轴。并设想A轴在这个坐标系中与其他的三条坐标轴都呈相互垂直的关系。基此构成了新的四维坐标系,这看起来似乎有些荒诞。
让我们这样想象一下,如我们现有所能感觉到的空间只有两维。换一句话说,就是如我们现在只是生活在只有四个方向的二维空间里,设我们感觉不到上和下。那么,当有人提出有那么第三对方向,是不是也会让人有所吃惊呢?我们只有四个方向,而且所有的方向都是相互垂直的,那我们从哪去找那第三对方向呢?就像一只普通的小蚂蚁在平地上爬,它不曾飞过也不曾想过要飞,那么飞是否对于这只可怜的蚂蚁来说很荒诞的呢?
后来我在A轴上取了个点并设这个点到原点的距离等于立方体的边长(1mi)。这就是后来四维方体的第一条边。然后又对三维方体的每个顶点都做出同样方向的一些平行线。经过很多次的失败,最终还是确立了几个四维超方体几何模型的待选图形。在这些待选图形中,一个真正的四维方体模型就这样新鲜出炉了。
这是一个由四组每组数目都是八的平行线段组成,和前面几维一样,这也是一个空间上呈中心对称的图形。更惊奇的发现是在三维方体中每个方向所指向的六个平面的中心变为在四维空间中指向八个立方体。这也和二维空间中四个方向分别指向四条边一样。这让我更加意识到相邻的维度间存在着一种不可分割的联系,这就是后来演变而成的“分裂理论”。
2.1 一、二、三维空间存在“分裂-聚合关系”
经过对此模型的研究,我认为,空间相邻维度的变换是由于空间的纵向分裂形成的。在空间形成的初期,宇宙是一个点,我们可以称之为零维空间;然后此点分裂成两个点,在这两点之间的空间被叫做直线形空间,也就是一维空间;这两个点后来又分别向第三方向(+Y)分裂,在这四个点之间的空间就呈现为一个平面,就是二维空间;二维空间的四个点分别继续向第五方向(+Z)分裂,就出现了八个极点,在这八个极点之间的空间就被称做三维空间(立方体)。以此继续推论,即高维空间是由于低维空间的极点分别分裂而形成的。那么,四维空间就一定是三维空间的八个极点分别分裂而成的;即拥有2×8个极点和2×12+8条边线。
观察这个四维的模型会发现,在任意一组平行线段的两端都连接着两个形状一模一样的三维立方体,就像在立方体的每组平行线段的两端都有一对形状一样的正方型一样,也就是说,每组平行线段都是等价的和可以互换的。
2.2 四维方体的基本性质及N维方体顶点、边棱计算公式
再观察,又发现,在这个模型中,每个极点均连接着四条方向不同的线段,没有一个方向是重合的。也没有一个极点所连接的四个方向和其他某极点上四个方向都一致。这说明每个极点都有自己的独立性,是不可或缺的。学过二进制的人都知道一组四个权位的二进制数字只有十六个。也就是说,十六个极点对于四维空间来说已经饱和了,也不可能会多或少一两个。反过来推理,三维空间有8个极点,是不是也是不可多也不可少呢?我们有权利和义务对已知或已经确认的观点进行怀疑。有三个权位的二进制数总共只有八个,如果这是可以怀疑的,那我们就应该去怀疑数学,因为二进制可以说是数学的根本,而数学又是宇宙的根本,那么宇宙也就将失去意义。所以我认为这是真真切切的事实。同理,二维空间有四个极点,也足以说明这个事实。一维空间有两个极点。这样,我们就会发现空间的极点数目就是二进制相应权位的数字的数目。即F=2N, 其中N是相应空间的维数, F是相应空间极点(卦限)的数目。我们可以算出相应空间极点的数目,也可以用分裂的方法算出相应空间边线的数目。当上一维空间通过分裂变化成下一维空间时,首先是上一维空间的边线数目翻倍,再加上新诞生的一组平行线的数目(和前一维空间的极点数目相同),也就是:G=B×2+2N-1,其中N为相应空间的维数,G为相应空间的边线数目,B为相应空间的前一维(N-1维)空间的边线的数目。进一步观察发现,在N维空间中,共有N组每组数目均为2N-1的平行线段。所以G又=2N-1N,即G= B×2+2N-1=2N-1N。利用这种方法还能够算出某维的侧面数目及边体及N维体(N>3,N<该空间的维数)的数目。即我们可以用一些公式推算出某一空间的极点、边线、侧面、边体……的数目。
2.3 四维空间对人类生活的意义
刚才,我们从几何的角度研究了四维空间的部分性质,但我们更为关心的是,四维空间能代表什么,对人类的生活是否有意义。
几何从诞生开始,无数领教过几何学的人们便对宇宙间的事物产生了理性的认知和看法,理解并会意到直线和平面的一些优势。比如在空旷的田野上从一个地方到另一个地方有很多条路可以走,那么怎么走会省些力气呢?智慧的人会给出正确的答案,走最近的。怎么走最近呢,很显然是走直线最近。直线这个概念就和几何密不可分了。而以此为基础所扩展出的各种几何原理应用在工程上的效益更是不可估量的。
所以,我们需要更多的对宇宙对空间的认知,而不能停留在经验的惯性里。
2.4 五维、六维空间模型及存在可能性
除了长、宽、高组成的三维空间,我们目前所能感受和理解的第四维度只有以时间为轴时空。但也并不排除会有以平行空间串列为第五对方向的五维空间,和同样平行于五维空间的六维及六维以上空间的存在性。就是说有一个空间与我们的时空平行和相邻,而且还有一个空间同时平行和相邻于我们这两个空间。这种情况在分裂原理中的推论中,它们是完全有存在性的和受到支持的。
四维空间最简单的意义就在于,我们可以把过去和未来用时间连贯的线性特征进行梳理并保存在脑海里。并且时间穿梭和关于平行空间的穿梭也从理论上得到了支持和具备了实践的可能性。
通过对这些空间的近一步研究,我们还会发现一些空间独有的特殊性质。比如对几何的一些基础性质进行新的诠释。
你好,人类到底生活在哪个空间呢?大部分都人都肯定的回答,当然是三维空间了。一维空间、二维空间、三维空间分别代表的是一条线,一个平面,一个具有长度、宽度、高度的立体空间。而在我们所处的空间中,难道不正是三维空间吗?显然这就是我们大部分人所普遍的认知。
但是近日有科学家提出,人类只不过是暂时存活在三维空间,或者说我们还没有意识到自己实际上已经存活在较高的维度当中了,也就是所谓“当局者迷”,而我们活在四维空间的可能性是非常大的。
我们都知道,四维空间是在三维空间的等级上,多加了一个维度,而这个维度其实就是时间。而时间是一个非常重要的度量衡,它就存在在我们生活中,看不见、摸不着,我们只能感同身受非物质态事物的流动,而我们生活的空间内存在的时间,是必不可少的,如果我们没有了时间,那么人类面临的将会是混乱的、日夜颠倒是世界,也就是说,时间与空气一样也是一个不可失的度量。换句话说,我们存在于四维空间。
但是,有研究学者反对这种说法,他们表示,如果我们真的处在四维空间,那么我们应该可以随意自如的掌握时间,而现在的我们,并不能控制时间,它驾凌在我们生活之上,甚至是受到时间的限制等等。
而认为我们没有存活在四维空间的理由,不仅仅是我们不能控制时间,还有我们不能制造出四维空间物体。我们都知道克莱因瓶是存在于四维空间的物品,但是目前科学家们并不能够制作出克莱因瓶。克莱因瓶是瓶口直接穿过瓶子的身体到达瓶子底部。而通过昆虫做出实验,让它穿过克莱因瓶的话,它不需要穿过瓶子表面,就能够直接从瓶内到瓶外。从这得出,克莱因瓶是内外不分,很奇怪的物体。而目前,我们人类无法制作出克莱因瓶,因为它不存在于我们时空。
以上也只是科学家的推测。也希望在未来的某一天,我们能够真正了解我们到底存在于哪个维度。