“改变时空结构”，能使远在天涯的物体近在咫尺，实在是非常奇妙和诱人的。难怪在许多有关宇宙航行的科幻小说中，常常可以看到“超空间”、“隐空间”、“特异空间”等名词。有人把这种新奇的“隐空间”、“特异空间”，解释为人类孜孜以求的四维空间。许多奇妙的现象将伴随着第四维的出现接踵而来。 
　　为什么现实空间不是四维空间或二维空间呢？ 
　　一维空间和二维空间 
　　想象存在一维的“人”，像一个个点，生活在一维空间中，即生活在一条线上，这个世界只有一个测度——长度，只有两个方向——向前或向后。因此它可以是一条直线，也可以是一条曲线。 
　　一维空间实际上存在于二维空间中，但一维人无法看到二维空间，也不了解在二维空间会发生什么事，哪怕这个一维空间是条螺旋线，相邻两圈非常接近，对二维人来说，要从螺旋线上A点走到B点，只要沿虚线走就行了，可是一维人不能沿虚线穿越二维空间的缝隙，只能循规蹈矩地沿螺旋线走。 
　　再想象二维空间的“二维人”，他们能够在二个维上移动。这个二维世界既有长度，又有宽度，但没有第三个高度。二维人虽然可以猜测存在三维空间，但由于他们无法越雷池半步，所以对三维空间一无所知。 
　　三维空间和四维空间 
　　与一维、二维的情况相似，我们生活的三维空间可能包含在更广的四维空间内。但三维人却不了解四维空间居民的生活习性和运动规律。三维空间的三个基本测度可以用三根互相垂直的坐标轴来表示，但是，如果再补充第四根坐标轴，要使它与前三根坐标轴均垂直，我们是无法做到的。 
　　要实现科幻小说中的穿越四维空间，前提是三维空间是弯曲空间，而不是平直空间。这一点现在是清楚了。以前人们以为空间像是一个空的盒子，它有长、宽、高，物体在这个盒子中移动。上世纪初爱因斯坦提出了相对论，空间和时间不再是脱离物质的独立存在，“如果没有物质，盒子也不复存在”。而有物质存在的空间不再是欧几里得的平直空间，而是弯曲空间，物质的密度越大，其周围空间弯曲得越厉害。但是在极端情况下，空间竟弯曲得封闭起来，这时由中心物质发出的光，将沿闭合曲线传播而射不出去。外部观测者看不见从中心物质发出的光。而在通常物质密度不大的空间，光是当做沿直线传播的。 
　　那么我们怎么来判断是否存在四维空间呢？ 
　　如果有四维空间 
　　如果存在四维空间，就应该发生一些奇怪的现象。 
　　三维人可以从下述现象判断是否存在四维空间，例如有一只左手手套，无论我们怎样移动、转动它（不是把它里外对翻），都无法把它变为右手用的手套。然而，如果存在四维空间，把左手手套拿到四维空间去翻一个身，再送回三维空间，那就可以成为一个右手手套了。我们可以根据这个现象断定存在四维空间，因为这只手套就曾去过四维空间。 
　　遗憾的是，迄今为止我们还没有发现哪一个现象必须用存在四维空间来解释，也许自然界根本就不存在四维空间。 
　　尽管四维空间提供人们瞬时穿越巨大距离的可能性，但它也有非常致命的缺点。事实上，随着维数的增加，运动的稳定性减小。大量研究证明，在二维空间，一般说，任何扰动都不会破坏沿闭合轨道运动的某个物体的平衡，使它飞到无穷远去。 
　　在三维空间，如果扰动不大的话，这种沿闭合轨道运动的物体，也不会越轨而去。在四维空间，情况就大不一样。所有圆轨道都是不稳定的。在这种空间，行星不可能沿闭合曲线绕太阳运行，它们或者落到太阳上，或者飞到无穷远去。 
　　根据量子力学的运动方程，同样能证明，在多于三维的空间中，氢原子已不能作为稳定的结构存在，绕核旋转的电子必然要落到原子核上去。 
　　除了运动的物理性质变化外，空间维数的增加，也改变了空间的纯几何性质。如果把平面图上地球仪的球面展开为平面地图，图形有了变化，但经纬线之间的角度始终不变，一直是九十度。这就是几何学中的保角变换。数学家们证明，任何连续的平面图形都可保角变换为圆形，但不是所有的三维物体都能保角变换为球形。这说明，三维空间的保角变换，远不如在二维空间那样广泛，那样容易。增加一根坐标轴，就使空间的几何性质受到了限制。 
　　现实的完美空间 
　　我们的现实空间为什么既不是二维，也不是四维的，而恰恰是三维的？也许，全部症结在于：二维空间过于“自由”了，而四维空间却又过于框死了。我们的三维空间恰到好处。按古希腊学者亚里士多德的观点，客观世界应该是和谐，完美的，而只有三维世界才最完美。 
　　诚然，哲学家的思辨不能代替科学的研究。伽利略考虑过这个问题，他指出，我们的世界只能存在三个相互垂直的坐标轴，但他没有进一步说明为什么不能存在四个。数学家莱布尼兹尝试用纯几何方法证明这一点，但没有成功。用现有的物理学理论是无法说清楚这一点的，因为它们都建立在三维空间的基础之上。这个问题只有在更新的物理理论框架中才能解决。 
　　有人说，相对论中不是有四维空间吗？事实上，这两种四维空间是全然不同的。在相对论中，四维空间除了三根空间坐标轴外，还有—根时间坐标轴，它表明，事件不仅发生在空间内，还必然发生在时间内。这是四维时空，不是上面讨论的四维空间。看来，瞬时穿越巨大空间区域的宇宙航行，在目前科学理论框架中是无法实现的。