最近所有文章我都是圍繞廣義相對論中的“時空彎曲”概念來展示相對論核心，其中談到了時空彎曲是能以光速c傳遞到遠方的，這就是引力波的傳遞。但是不少網友仍然沒明白“四維時空”和“四維空間”的區別，所以本期我就針對這個問題來重點討論。

首先“四維時空”是廣義相對論裡面的概念，是愛因斯坦“創造”出來的一種抽象的事物，這個事物由3維空間+1維時間構成，這個事物本身在物理上也是有意義的，四維時空的誕生意味著“時間”和“空間”是不可分割的整體。

但是“四維空間”是純數學裡面的概念，他在目前的物理世界沒有任何客觀物體與之對應，只是數學上面的一個“遊戲”而已，當然說遊戲可能有點過分，因為研究“四維空間”本身還是有意義的。這裡就要談到一個話題，數學這門科學和其它自然科學到底有啥本質的區別？

首先我們把研究自然世界的規律統稱為“自然科學”，它包含物理、化學、生物、地理等多門科學。自然科學需要經過兩個環節才能認為是正確的：1、理論推理正確 2、實驗驗證符合。理論推理正確是指：你的理論基於一些“公設”進行推理得出的各種結論之間不可相互矛盾。實驗驗證符合是指：你的理論必須要符合我們的客觀世界，也就是說要有實驗支援你的理論。

但是數學就不一樣了，數學不是自然科學，他屬於形式科學，啥意思呢？就是說數學完全是基於假設和推理的學問，他只需要保證一個環節正確即可：你的理論根據一些“公設”進行推理出的各種結論不可自相矛盾，數學完全不用管客觀世界是否有對應的“真實物體”與之對應。所以兩者區別出來了：

物理是經歷：假設——推理——不矛盾——實驗——符合理論——被大家公認。

數學是經歷：假設——推理——不矛盾——被大家公認。

從某種意義上說，完成一項數學成果比完成一項物理成果少了一個環節：實驗驗證。這也是為什麼數學總是發展在其他自然科學之前，因為少了一個環節也就少了一個研究任務。

透過以上分析我們可以看出，數學本身是人創造的一種“工具”，既然是人創造的，我們就可以用“發明”這個詞來表達，比如牛頓發明了微積分。但是物理是自然科學，自然科學的規律是宇宙誕生的一刻起就已經存在，所以我們只能用“發現”，而不能用“發明”。“發明”是一個從無到有的過程，“發現”則是本來就存在，你只是發現它而已。

明白了以上概念後，你就知道“四維時空”和“四維空間”的區別了，前者是愛因斯坦為了自己的理論建立的一種模型，這種模型本身在客觀世界是有對應的實體存在的。後者則是純數學上面的研究，兩者完全不同。所以當愛因斯坦廣義相對論說“四維時空”是彎曲的，千萬別把它理解成“四維空間”是彎曲的，甚至有的朋友會直接理解成我們生活的“三維空間”是彎曲的，這樣的理解都是錯誤的。很多反對廣義相對論的朋友，卻連啥時“四維時空”都沒弄懂，這些基礎概念都搞混淆了，反駁自然顯得如此無力。

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