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四维空间 , 相信很多人都听说过 , 各种科幻电影和科幻小说也都有关于四维空间的场景描述 。
【深度长文:何为四维空间?生活在三维空间的我们能到达那里吗?】那么到底什么是四维空间?它和三维空间的区别到底在哪里呢?
通俗地讲 , 四维空间是虚构的概念 , 而三维空间是真实存在的 , 也就是我们生活的世界 。
你我都生活在三维世界 , 但正如人们的欲望是没有止境的 , 我们总是想前往更高维度的世界去看看那里到底是怎样的存在 。
网络上有很多关于四维空间的描述 , 有些看起来很像回事 , 给人一种身临其境的感觉 。
著名的科幻小说《三体》也有对四维空间的描述 , 简单来说一下它是怎样描述的:
在四维空间里 , 没有任何封闭的物体存在 , 任何物体都没有任何的遮挡 , 所有事物都完全暴露在外面 , 这种场景对于视觉的冲击是显而易见的 。
你能想象出这样的四维空间吗?
说实话 , 很难!任何宣称自己理解那样的四维空间的人其实不可能完全理解 , 原因就一点:因为我们生活在三维空间 , 正如二维空间的生命不可能理解我们三维空间一样 。
所以《三体》小说这样总结四维空间:你不可能用语言来描述四维空间到底是一个怎样的存在方式 。
说白了 , 只可意会不可言传!但对于我们来讲 , 甚至连“意会”都不可能做到 。 而目前对四维空间的描述大多数都停留在数学概念上 。
比如说 , 一个点就是零维 , 一条线一维 , 一个面二维 , 三维就不说了 。
那么四维该如何用数学描述呢?有人说四维是一个体(或者超体) , 在三维空间的基础上多出来一个维度 , 但这个维度到底是什么 , 没有人说得清 。
另外一种描述方式是这样的 , 认为多维空间是低维度空间的运动 , 比如说二维空间(面)的运动就形成了三维空间 。 同理 , 三维空间的运动就形成了四维空间 , 以此类推 。
第三种描述方式认为 , 低维空间是高维空间的投影 , 这种描述方式相对更容易理解 。 比如说三维空间的投影就是一个面 , 就是二维空间 。
从以上对四维空间的描述 , 我们能够看出 , 无论如何描述四维空间 , 都无法准确形象地用语言表达出来 , 甚至也很难想象出来 。 因为所有对四维空间的描述都是虚构的 。
那么 , 既然四维空间是虚构的概念 , 我们不妨来进一步虚构如果存在低维空间的生命 , 他们是什么样的?是如何生存的呢?
举个例子 , 如果存在二维空间 , 那里的“人”会是什么样的呢?
一个简单的例子 , 二维空间的人是没有消化道的 , 因为二维空间没有深度 。 而且在二维空间 , 一条线就可以完全阻挡一切的通过 , 正如在三维空间的一堵墙堵住我们的去路一样 。
那么二维空间的人该如何吃饭呢?很遗憾 , 我们无法想象 , 或者说 , 我们无法以三维空间的视角描述二维空间的生命该如何进食 。
《三体》中的二向箔这样描述 , 在二向箔对三维空间降维打击 , 所有东西被压扁(事实上用压扁并不严谨) , 连微小的电子也不例外 , 最后变成一幅画 , 没有厚度的画 。
如果用我们的三维世界去理解二向箔 , 就到处充满了矛盾 。 因为即使是一个微小的电子被压扁到没有厚度(或者厚度无限小) , 最后得到的二维面积也会是无限大的 。 如果是浩瀚的宇宙被压扁到没有厚度的二维 , 会是什么情况?实在不敢想象 , 也无法想象!
说白了 , 无论如何 , 人类到目前为止只能理解我们所在的三维空间 , 或许我们永远无法理解四维空间 , 又或者所谓的四维空间(高维空间)根本就不存在 , 一切都只是我们的臆想罢了 。
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