根據愛因斯坦的相對論，我們生活中面對的三維空間加上時間，就構成了所謂的四維空間。因為我們在地球上感受到的時間很慢，不會明顯感受到四維空間的存在，但是壹旦登上飛船或者到達宇宙，當我們的參考系速度開始變快或者接近光速時，我們就可以通過對比發現時間的變化。如果妳乘坐速度接近光速的宇宙飛船航行，妳的壽命會比地球人長得多。這裏有壹個勢場，物質的能量會隨著速度的變化而變化。所以時間的變化和對比是以物質的速度為基礎的。這就是為什麽時間是四維空間的要素之壹。
解析四維空間
什麽是四維？現在說三維空間加上壹維時間就構成了所謂的四維空間。但是，這種說法壹下子就被打破了。為什麽？
我們可以從兩個維度來考慮。壹個二維的生物(如果有的話)，他們認為所謂的三維空間和我們的三維空間是絕對不同的——他們會把時間當成第三維，因為他們感覺不到這壹維的存在。同樣，我們現在也進入了這個誤區，把時間算作第三維度。也許四維生物看到我們宣揚這種理念，都在為我們嘆息。那麽時間是壹維的嗎？在我看來，時間應該是壹維的，也就是在多維生物的維度上增加壹個維度，形成壹個新的N+1維空間，相對於三維更高的空間，也會幫助我們解決壹些問題，加深理解。
有壹種更新的觀點認為所有的維度都是由時間構成的。沒有時間，就沒有空間，包括最基本的壹維空間。這個應該很好理解，因為沒有時間，空間本身的存在就沒有意義，因為時空本身就是壹個不可分割的整體。那麽，為什麽壹個時間可以形成不同的維度空間呢？在這裏，我們可以把時間看作壹個可分解的常數。時間是可以分解的，可能有點難以理解。但是，只要妳想通了，就很簡單。要明白這個道理，首先要明白兩點。首先是時間和空間的不可分性，這壹點估計大家都明白，沒有空間就談時間，沒有時間就談空間是沒有意義的。第二點是時間的多樣性，理解起來可能有點麻煩。在我們的日常生活中，我們都接觸到時間的合成，即由各個時間點有機組合而成的壹個總的時間系統。也許妳認為我在挑刺，但我沒有。只要換個角度想想，壹個結果可能是由幾種不同的原因形成的。以運動為例，我們觀察到的壹般是幾種不同運動的組合，即組合運動。我們也可以這樣來思考時間。我們看到的時間組合可以由物體運動的時間、歷史時間(即經驗時間)和其他時間組成。而運動時間，我們可以看做上下的時間，左右的時間和前後的時間。當然，劃分方法是多樣的，這就構成了時間的多樣性。至於怎麽分，要看不同情況。壹部分時間對應壹個空間。在這個不完整的空間裏，時間起著決定性的作用。
我們之所以是三維生物，是因為這個維度空間裏只有三維的時間。時間的不完全性決定了空間的不完全性。我們無法知道空間的其他維度，因為我們沒有時間在那個空間中運動。時間的多樣性決定了空間的多樣性。同時，由於時間的分解方式不同，我們的三維空間註定是相對的，可以命名為壹維，二維，甚至任意——完全取決於不同的分解方式。時間是決定維度的關鍵，同時也是決定低維物體高維存在的關鍵。
我們來看看科學說法:低維是空間閱讀缺陷，在高維世界裏沒有活動空間。在這壹點上，有壹個問題，就是如何才能發現這個缺陷。我們認為低維不具有壹定的空間長度，因為我們無法確定它具有哪種長度，也就是說，我們無法用現在最好的設備觀察到哪種長度差異。那麽，未來呢？我們現在無法認證，也許將來會有人證明低維物體真的屬於高維。所以，低維與高維並不存在所謂的空間差異。那麽，我們如何區分高維和低維呢？很簡單。這需要時間。用時間來解釋任何壹個緯度空間，我們也可以認為低維之所以比高維低，是因為它們有時間缺陷，在時間上感受不到高維的存在。所以，要理解低維或者高維，首先要知道它們存在的時間範圍。可以實現高維和低維之間的轉換。原因很簡單，增加或刪除壹個時間單位就行了。然而，說起來容易，做起來卻很復雜。我們對時間的概念是如此模糊，以至於更難實現時間在空間範圍內的轉換。
對於四維空間，大多數人可能只是覺得在長寬高的軸上有壹個時間軸，但大多數人對它的具體情況還是知之甚少。壹位專家曾打了個比方:我們假設壹些生活在二維空間的平面人只有壹個平面概念。如果妳想鎖定壹個二維平面的人，妳只需要用壹條線在他周圍畫壹個圈，讓他在二維空間裏無論如何都走不出這個圈。現在我們這些生活在三維空間的人幹擾它。我們只需要把二維的人從第三個方向(也就是腳跟軸表示身高的方向)拿出圓，放回二維空間的其他地方。對於我們三維的人來說，四維空間的情況和上面的解釋很像。如果能克服四維空間，那麽瞬間跨越三維空間的距離也不是不可能。
物理世界的四維空間
數學中有各種多維空間，但到目前為止，我們所知道的物理世界只有四維，也就是三維空間加上壹維時間。現代微觀物理學中提到的高維空間是另壹種含義，只具有數學意義。
四維時空是構成現實世界的最低維度，而我們的世界恰好是四維的。至於高維真實空間，至少我們還無法感知。我在壹個帖子裏提到過壹個例子。當壹把尺子在三維空間(不包括時間)旋轉時，其長度不變，但旋轉時，其所有坐標值都發生變化，坐標是相關的。四維時空的意義在於，時間是第四維坐標，與空間坐標相關，也就是說，時空是壹個統壹的不可分割的整體，它們是壹種“壹變壹變”的關系。
四維時空不僅限於此。根據質能關系，質能其實是壹回事。質量(或能量)不是獨立的，而是與運動狀態有關。比如速度越大，質量越大。在四維時空中，質量(或能量)實際上是四維動量的第四個分量，動量是描述物質運動的量，所以質量與運動狀態有關是很自然的。在四維時空中，動量和能量是統壹的，稱為能量動量的四個矢量。此外，四維速度、四維加速度、四維力和四維形式的電磁場方程都是在四維時空中定義的值得壹提的是，四維形式的電磁場方程更加完善，它完全統壹了電和磁，電場和磁場用壹個統壹的電磁場張量來描述。四維時空的物理規律比三維規律完善得多，這說明我們的世界確實是四維的。可以說，至少比牛頓力學完善多了。至少因為它的完美，我們不能懷疑。
在狹義相對論中，時間和空間構成了不可分割的整體——四維時空，能量和動量也構成了不可分割的整體——四維動量。這說明自然界中壹些看似不相關的量之間可能存在著很深的聯系。以後我們講廣義相對論的時候，也會看到時空和能量動量四個矢量之間也有著深刻的聯系。