如果我们进去四维空间会发生什么?

信息化大赛素材 徐 自远 701℃

 

一维是线,二维是面,三维是立体,我们人类生活的空间是三维空间,在我们所生活的宇宙中,我们只能感知到三个空间维度——长、宽、高。这三个维度非常好理解,但我们再也找不出第四个空间维度。四维空间对我们三维空间的生物就像天方夜谭,虽然低维度的生命无法理解更高维度的存在,但通过数学计算可以窥探一二。通过一些简单的方法,我们可以很容易地认识到宇宙空间的维度。那如果我们能进去四维空间,将会发生什么呢?

要讲明白这个问题,我们可以先假设一个二维世界的人进入三维世界会发生什么?

如果我们能够看得到二维世界里的人,那么我们只要轻松地在他身体周围画上一个圆形,那这个二维人就会一辈子被困在这个圈里。圈外的二维人也看不到这个被困的朋友,他们想尽办法终于打开了这个圆形。但在他们打开之前,你一使劲把这个二维人拽到了三维世界里。等二维人打开“监狱”一看,怎么可能,那个二维朋友竟然凭空消失了。

不可思议!无法解释!

我想,如果我们进入了四维空间,或者说四维空间里的人,也具有这种让我们凭空消失的能力。只因为他们比我们多一个维度。

那,我们如果来到来到四维世界,看到的会是什么样子呢?

以三维世界的正方体为例。

在二维世界中,只有正方形的概念,在三维世界,正方形变为正方体,而在四维世界中,正方体继续升级成为超正方体。它比正方体足足多了8个顶点,共有24个面。

四维世界只是比三维世界多了一个空间维度,但整个世界的样子却发生了翻天覆地的变化。

你可能会问,怎么从三维世界进入四维世界呢?

很难!但并不是不可能。

这个是什么原理呢?

我们假设二维世界是一张平面弹簧床,此时,我们放一个大质量的东西在这个弹簧床上,这个弹簧床会被压出一个极深的大坑。当这个坑足够足够大,此时,你会发现,二维世界因为压迫竟然相交了,二维动物进入了三维空间。

三维世界进入四维也是这样的。而大质量的天体扮演的正是这种角色。

而大质量的天体,如黑洞、中子星等就可以起到这种效果,因为它们会将三维世界无限的弯曲,进而发生相交。

四维的时空真的很难想象是什么样子,就像二维世界里,看到的我们一样。

关于这个问题,我想了很多次,曾经也幻想过如果自己进入到四维空间,能看到时间的流逝之类的,但是不久之前,我想通了,我们根本看不到四维空间的东西,换句话说,我们无法像四维空间的生物一样,看到四维空间的东西。

原因说简单也很简单,关键在这个“看”字:任何一个维度的生物的观测器官,都是在这个维度的基础上形成的,也就是说,他的观测器官是无法看到高维度的东西的。

我举个例子,二维的生物(假设有),比如一张纸上的生物,怎么看到三维的东西?有人会说“抬头看啊!”——抱歉,如果它能抬头,就意味着它已经是三维世界的生物了。各位明白么?

哪怕你把这张纸折叠起来,再连接起来,对于它来说,它的世界可能会扭曲,但他无法“看到”二维世界以外的东西。

这样的话是不是意味着它感受不到三维呢?当然不是。只不过它感受的三维,是三维世界在它所属的二维世界的“投影”,这是符合它二维世界的观测器官的能力的。

同样,我们人类的眼睛,实际上是属于三维世界里诞生的器官,没有任何环境,进化,以及世界要求它能“看到”三维世界以外的东西——讽刺的是,由于进化的原因,眼睛连三维世界的所有电磁波都无法看到,只能看到某些频率的,而我们却自以为是的认为我们能看到的才是“光”,这是典型的本末倒置。

而四维空间中的生物(假设有),其观测器官自然是在这个环境下诞生的,于是先天有观测四维空间里的事物的能力,可惜我们没有。

当然,也不需要绝望,我们还是有两种办法可以“看”到四维空间的东西:

第一,看投影。就像二维投影至一维,三维投影至二维一样,我们可以通过某种方式,看到四维空间到三维空间的投影——个人猜测,这种投影之一现实世界。没错,就只是现实世界,从某种意义上来说,我们的现实世界,其实是光锥在我们这个世界的投影之一——不知道光锥的同学请自己翻阅《时间简史》,或者百度去查——光锥毫无疑问是四维空间的产物,虽说传统意义上讨论光锥是说其是从某点开始的所有可能性,但换一个参照物,光锥投影到某个点(三维的点)的投影,不就是具体的这点的现实世界么?

第二,开发大脑。大脑是个神奇的产物,因为它能感受时间。这里有个三个概念:看到时间,感受时间,显示时间。看到时间是四维空间原生生物的能力,显示时间是我们三维时间的物体的能力,但是显示时间不等于其感受到时间,比如我们因为太阳在头顶知道大概中午了这个时间,虽然缘起是太阳的角度(太阳作为显示时间的物体),但是太阳本身是“不知道”时间的。而大脑,无论它是什么机制,记忆也好,控制也好,它是可以通过一系列机制,“感受到时间”的——这里请不要觉得大脑感受到时间是假象,生物的所有观察器官,都是通过这个维度的规律组合,来观察到某些东西,所以可以推论,四维空间的生物对时间的观测器官,比大脑更为有优势——但无论如何,大脑对时间的感受是有的。

只不过因为环境的原因,这种感受没必要进化就可以满足我们这个世界而已。

所以,假设某一天,人类种群被放到四维空间里,假如不死,在若干万年后,人类的器官开始进化,然后可以看到时间——首先进化的,有可能就是大脑。

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