我們生活在由長寬高組成的三維空間(準確來講是四維時空,時間和空間維度不可分割,這里暫且拋開時間維度),很多人會有疑問:三維之外,是否存在空間上的第四個甚至更多的維度?如果我們進入四維空間會怎么樣?
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對于四維空間的定義,目前更多的只是停留在數學層面,現實中我們根本無法用物理概念描述它,甚至連想象都想象不到,這與人類的智商無關,無論多高的智商都想象不出來,除非有四維生物把人類帶入四維空間,或者陰差陽錯人類碰巧進入四維空間,否則四維空間永遠是人類永遠難以逾越的鴻溝。
說白了,四維空間只是數學層面的假象概念。
數學上是這樣描述的,先從低維度開始說起。
零維是一個沒有大小的點,這很容易理解,但其實也很難想象:一個沒有大小的點該如何存在?
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這就是維度上的差異,也表明了一點:低維生物不僅無法想象高維度,其實也很難想象出來低維度。
在物理學概念上,可以把宇宙大爆炸的奇點或黑洞奇點看作是零維。
一維是由無數個零維構成的一條線,沒有寬和高,只有長度。說白了,隨便畫一條線就是零維,但現實情況是,無論你畫的線有多細,總是有寬度的。可以看出,一維其實與零維同樣難以理解。
再說二維,它是由無數條一維線組成的平面,只有長和寬兩個維度,沒有高度,我們可以把一張紙近似看成是二維平面。
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不少人把螞蟻看作是二維生物,現實中畫一個圓圈把螞蟻圈起來,它確實可能爬不出去,但這并不意味著螞蟻就是二維生物,也是三維的。
有人還會說影子和手機電腦屏幕上的圖像就是二維的,但影子和圖像的形成也與光子有關,而光子雖然非常小,也是有體積的,但是二維是沒有體積的,只有面積。
通過以上分析可以看出,不管是高維還是低維,只要是維度上的差異,都是無法突破的鴻溝。
三維就很簡單了,就是我們生活的世界,由長寬高三個維度組成,給了我們立體的感覺。
那么四維空間呢?比三維多出的那個維度在哪里呢?
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多出來的這個維度并不是時間維度,而是在空間維度的基礎上再增加一個維度,說白了,就是在xyz三個軸上再增加一個軸。再通俗來講,在長度,寬度和高度之外,我們還可以向其他方向移動。
這個額外的維度到底在哪里?
在數學概念里,額外的高維度很容易構建出來,但在現實中很難實現,甚至完全想象不出來,更別說描述出來了。
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其實這種情況很正常,因為數學并不等同于物理現實,比如說數學上可以無限分割,但現實中并不能,分割到普朗克長度之后,就無法繼續分割下去,因為普朗克長度是有意義的最小長度單位。
很多科幻小說里,都有關于四維空間或者高維空間的描述,比如說《三體》里面宇航員進入四維空間之后,世界變得完全透明,可以看清看到自己的內臟,看到保險箱里面的東西,而且可以隨便拿走,沒有任何阻礙。
也就是說,如果存在四維生物,他們在我們的三維世界里可以來去自如,為所欲為,甚至就在你我身邊,都不可能被發現。
就像我們可以在二維世界里為所欲為一樣。
那么,四維空間到底是一個怎樣的世界呢?雖然我們無法想象,但可以通過類比的方式理解,有兩種方式。
第一,三維空間是四維空間的投影,就如同二維空間是三維空間的投影一樣。這就很好理解了,剛才講了,二維空間是一個面,也可以理解為三維空間的投影。
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但投影是會“騙人”的,會迷惑我們。說白了,我們在三維世界看到的“四維投影”大概率不是真實的模樣。
舉個例子,三維空間在二維平面的投影是一個圓,是否意味著三維物體一定是圓形的呢?
當然不是,理論上可以有無數種形狀,都可以實現在二維平面的投影是圓形的。比如說一個球,一個圓柱體,圓錐體,甚至更復雜的三維物體,在二維平面的投影都可以是圓形的。
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四維物體在三維空間的投影同樣如此,我們看到的三維投影只是表象,四維物體的真實形狀可能超乎我們的想象,就如同二維生物無論如何都不可能想象到三維物體的形狀
第二,四維空間是三維空間的移動。這里的“移動”并不是指某個物體的移動,而是整個三維空間的移動,朝哪里移動呢?
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朝著第四個維度,但第四個維度在哪里呢?
這又回到最初的問題了。總之,你別管怎么移動的,只要記住能移動就行了。還是拿二維空間來類比,二維平面朝著高度的方向移動,就是三維空間了。
這看起來很簡單,但對于二維生物來講,這是他們永遠無法預約的鴻溝,他們無論如何也想象不到竟然還有高度這個維度。
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或許你會認為二維生物(假設存在)很傻:不就是多了一個深度(高度)嗎,怎么就想象不到呢?
說得輕巧,你認為簡單,是因為你本身就生活在三維空間,其實就相當于站在“上帝視角”看待問題,當然簡單了。
同樣的,四維生物也會同樣這樣看待我們:那些生活在三維空間里的“猴子”怎么就這么笨呢?第四個維度就在他們身邊,竟然都想象不到!
還是那句話,維度的差異,很可能是永遠無法逾越的鴻溝。
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人類永遠想象不出沒有見過的東西!不管什么妖魔鬼怪,其實都可以在現實中找到它們的模型!
你能想象出一種現實中不存在的顏色嗎?你肯定做不到!
如果我們把電腦游戲里面的世界看作是二維空間,里面的游戲人物怎么可能想象到我們生活的三維世界?
除非某一天,人類能通過某種手段,把游戲人物帶到我們的世界,他們才會豁然開朗,否則他們永遠想不出三維空間是什么樣子。
最后說點題外話,或許十幾年前的馬航失蹤,就可能是無意間進入了四維空間,他們并沒有死,只是進入了另一個空間。當然這只是我胡亂猜測,但可能性是存在的。
還有,很多人生活中都會遇到這種情況,明明把自己的手機放在茶幾上了,但不知道怎么回事,手機竟然會“自己跑到”書桌上或其他地方。有可能就是某個四維生物的“惡作劇”,在逗你玩呢!
甚至此時此刻,就有四維生物在你身邊晃悠,但你無論如何都發現不了!
看到這里,是不是有些后背發涼?
別擔心,那只是我的個人猜測。況且,即便真的如此,我們也不能做什么,因為四維生物如果真的存在,他們就是我們眼里的“神”,他們也不會對我們怎么樣,人類也沒有資格引起四維生物的注意。
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你會在意螞蟻的存在嗎?
更何況,四維生物與人類的差異,遠比人類與螞蟻的差異更大。畢竟,螞蟻和人類都是三微生物,再大的差異也沒有突破維度差異!
不管怎么說,人類和螞蟻都會死去,而四維生物或許根本就不會死,甚至他們不理解“死去”是什么意思,他們的“一瞬間”就等同于三維世界的“永久”。
我們眼里的“無限”,比如無限大的數在我們眼里并不存在,“無限大”只是一個概念,并不是某個數,但在四維生物眼里無限大就是“零”!
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