专栏名称: 宇宙解码
宇宙起源,黑洞,虫洞,多维空间,相对论,量子力学,地外文明,迷失古迹,不解之谜,科技前沿。
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1维到4维新解,你确定不来看看?

宇宙解码  · 公众号  · 科学  · 2017-04-23 22:32

正文

绝大部分人都认为人类思维无法理解十维空间的概念 

我们从一个点开始

人们所了解的几何意义上的一点 没有大小 没有维度,它只是一个系统里用来标明位置的想象概念

而第二个点可以用来标明另一个位置,但这两个点之间已经形成有限的大小

创造一维空间,我们只需要用一条支线穿过任意两点

一维空间的物体只有长度,没有宽度或深度

现在,如果我们保留一维直线

画上第二条直线穿过一堆直线,我们就有了二维空间

现在展现的物体在一个平面上,具有长度和宽度,但没有深度

1884年,一个叫埃德温·艾勃特的人,写了本关于二维生命人种的书《神奇的二维国》,又名《平面国》


不管虚构的二维人种是否真的存在,它对我们想象如何在平面二维世界生活是很有用的

假如我们要在二维国看一个气球飘过,它会先由一个小点开始


然后变成一个空心的圆


然后不可思议的扩大到某种程度

再然后缩小成一个小点,最终消失



但二维国人看到的又会是怎样的?想象一下一个二维人在二维平面可以看到的极其有限的视角



现在移步到三维空间

这个应该是最容易理解的部分,因为这就是我们的日常生活


我们三维空间中的物体,有长度,宽度和深度

但这儿有另外一种三维空间的描述。

如果我们想象一只蚂蚁爬过一张平摊在桌子上的报纸我们可以将蚂蚁想象成二维物种,正在平面的二维报纸上散步



如果把报纸从中间卷起,我们就发明了一种方法,可以让二维蚂蚁从二维世界的一个地点神奇地消失,然后瞬移到另一个地点


可以这样想象,将两个二维物体放在比它们高一维的空间里折叠,即我们的三维空间



如果我们采用刚才理解三维空间的方式来想象更高维度的空间


第三维度是你刚刚折叠出来的空间,使蚂蚁可以从二维世界的这一头跳到那一头

要说清楚的是,不管你折叠出来的是什么样的维度,它提供了一种运动方式可以瞬间从一个很远的地方移动到另一个地方。“虫洞”是描述这个概念的科学术语


接下来的解说将带有一些魔幻色彩,重要的是,你必须做好准备,遗忘我们所熟知的世界,并且想象一个我们的视觉与感觉都不能直接进入的新世界,我们必须变得聪明起来,我会尽我可能把它描述出来

就像其他维度的空间,它是由两个相反的方向组成的


但我们身为三维生物,只能感受四维维度中的其中一个方向

为什么这样?

因为你我都是由三维的院子和分子所构造而成,我们的能量是从单向运动的化学反应得来,但科学告诉我们,时间翻转方向是有意义的


事实上,反物质的标准定义是在时间上反向运动的物质,与其说四维是时间,还不如用“连续”这个词 

如果你在四维空间里“连续”地观察你的身体,它会像一条长长的蛇,婴儿时期的你在一头,病重时期的你在另一头


但是因为我们在三维世界里,被观测为一个接一个的量子框架,我们和二维的“平面生物”很像,就像二维生物只能看到高纬度的物体,在二维的交叉平面图形,我们作为三维生物,也只能看到在四维空间的自己与三维的交叉部分


依靠四维空间,我们的自身形态不断改变。


对二维生物来说,时间就是三维空间上的任意两个方向


有意思的一点是,我们可以观测到一个维度,但无法意识到自己在高位的发生的行为,低纬度无法意识到高纬度正在发生的行为。

举一个简单的例子

将一张纸的一段旋转一圈

然后再与另一端连接

然后在它的表面开始画线。这条线连贯地把这张纸的两面都画上了

想象一下,二维生物在画的这条线上移动

感觉好像离开了第二维度,事实上他在三维空间里滑行旋转。即使他一维自己只是沿着直线在走

在第四维度,时间对我们就像这条直线,从过去到未来,这条四维的直线就像刚才的那条带子,实际上在更高纬度里被旋转扭曲了