空间

物体存在、运动的场所

空间是与时间相对的一种物质客观 存在形式,但两者密不可分,按照 宇宙 大爆炸理论,宇宙从 奇点 爆炸之后,宇宙的状态由初始的“一”分裂开来,从而有了不同的存在形式、运动状态等差异,物与物的位置差异度量称之为“空间”,位置的变化则由“时间”度量。空间由长度、宽度、高度、大小表现出来。通常指四方(方向)上下。

空间有宇宙空间、网络空间、思想空间、数字空间、物理空间等等,都属空间的范畴。 地理学 与 天文学 中指 地球 表面的一部分,有绝对空间与相对空间之分。空间由不同的线组成,线组成不同形状,线内便是空间。

空间是一个相对概念, 构成 了事物的抽象概念,事物的抽象概念是 参照 于空间存在的。

空间定义

物体存在、运动的(有限或无限的)场所,即三维区域,称为(三维)空间。

非欧 几何学 的出现,开阔了人们的眼界,由于存在与欧氏几何系统不同的非欧几何学系统,于是几何学及空间有了新的含义。

一般地,把“点”(即元素)的集合或具有某种几何结构的集合称为空间,例如n维空间、黎曼空间等等。

黎曼几何学及n维空间的概念建立以后,通常直观意义下的空间概念,就抽象成为现实世界中具有某种数量关系的“空间形式”。

空间是根据空间公理定义的。

空间公理:空间无界永在。逻辑表达式:U=r∈[0,+∞)∧r=ct。

空间公理分为点分理与空时关系分理两部分。

1、点分理:r∈[0,+∞)为“无界”,指“空间里任一点都居中”。

点数无限多,点点连续、点点不同又点点平权是空间本性。这里点P=(r,θ,φ )[球坐标],r为P点到球坐标系原点的距离,其测量数值为非负 实数 ,θ∈[0,π],φ∈[0,2π]。

2、空时关系分理:r=ct为“永在”,指“空间永现于当前时刻”。

任何空间点都必然出现在当前时刻是空间与时间的基本关系。这里c为 光速 常量。因为根据 狭义相对论 中的 四维时空 概念,时空间隔ct-r=0是不变量,即时间和空间之间没有间隔,所以r=ct表示P点是光即时到达之点,也就是表示“空间永现于当前时刻”。

数学对象

数学上,空间是指一种具有特殊性质及一些额外结构的集合,但不存在单称为“空间”的数学对象。在初等数学或中学数学中,空间通常指 三维空间 。

空间即赋以某种结构的集合, 向量空间 , 仿射空间 ,度量空间,等等。

数学中常见的空间类型:

仿射空间

拓扑空间

一致空间

豪斯道夫 空间

巴拿赫空间

向量空间 (或称线性空间)

赋范向量空间  (或称线性赋范空间) 

内积空间

度量空间

完备度量空间

欧几里得空间

希尔伯特空间

射影空间

函数空间

样本空间

概率空间

空间 向量 即三维向量。在处理空间问题中具有相当的优越性,比原来处理空间问题的方法更有灵活性。

如把 立体几何 中的 线面 关系问题及求角求距离问题转化为用向量解决,如何取向量或建立空间 坐标系 ,找到所论证的平行垂直等关系,所求的角和距离用向量怎样来表达是问题的关键。

立体几何的计算和证明常常涉及到二大问题:一是位置关系,它主要包括线线垂直、 线面 垂直、线线平行、线面平行;二是 度量 问题,它主要包括点到线、点到面的距离,线线、线面所成角,面面所成角等。这里比较多的主要是用 向量 证明线线、线面垂直及计算线线角,而如何用向量证明线面平行,计算点到平面的距离、线面角及面面角的例题不多,起到一个抛砖引玉的作用。 

宇宙空间

宇宙空间,亦称 外层空间 、外层空间,简称空间、外空或太空,指的是相对于 地球大气层 之外的虚空区域,外太空通常用来和 领空 (领土)划分区别。太空和地球大气层并没有明确的边界,因为大气随着海拔增加而逐渐变薄。假设大气层温度固定, 大气压 会由 地平线 的1000毫巴,随着高度增加而呈指数化减少至零为止。

国际航空联合会 定义在100公里的高度为 卡门线 ,为现行大气层和太空的界线定义。该定义由美籍匈牙利裔工程师西奥多·冯·卡门提出,是航空航天领域重要的边界概念,标志着传统航空器无法仅依靠空气动力飞行的极限高度。 美国 认定到达海拔80公里的人为太空人,在 航天飞机 重返地球的过程中,120公里是空气阻力开始发生作用的边界。

网络空间

网络空间(Cyberspace)这是三个概念中最常用的一个,指全球范围的因特网系统、通讯基础设施、在线会议体系、数据库等一般称作网络的 信息系统 。该术语最多的是指因特网,但也可用来指具体的有范围的电子信息环境,如一个公司、某 武装部队 、某政府和其他机构组织等的信息系统。

该术语可用于解释信息的电子存贮和信息流、该信息系统的服务商和用户、及其与之相连为一个领域和系统使之成为如同 政治学 、 经济学 那样明确的特征的技术。理想的是,随着技术的进步,用户应该能够通过硬件软件进入并运作这一网络空间。

网络空间发展最快、是世界上势力与所有权范围最新的领地。无论在哪一个国家,都是当前最大的项目之一,网络空间这一术语也成为最流行的词汇之技术的一面。但在这个术语里,人们看到网络似乎比看到技术更多些,从William Gibson 1984年用Cyber-punk来说明交感 幻觉 (Gibson,1984),直到如今人们用Cyberspace用于说明建设创造思想的全球模型,加强人们精神上的联合,这种观点实际上预示着网络空间与思想空间的部份重合。

网络空间比 信息空间 或思想空间更受限制些,表现在其主要表示网络(这一似虚而实的事物)。但有些定义也跨出了因特网的范畴,如那些与网络空间有关的,影响重要基础设施的公共电话网、电力网、石油天然气管道、远程通讯系统、金融票据交换、航空控制系统、铁路编组系统、公交调度系统、广播电视系统、军事和其他政府安全系统等。策略性的信息战争大部份在于保证国内的网络安全,并发展对系统里其他势力弱小的国家的剥削能力(Arquilla,1998)。

参考资料

  1. 耀世星辉宣布将在纽约、北京、深圳三地建设元宇宙空间体验馆_新浪财经_新浪网 新浪网 2021-11-19