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        從零維到十維的空間之旅

        2016-11-30 15:28:35商老師
        大眾科學(xué) 2016年11期
        關(guān)鍵詞:四維空間維空間三維空間

        在科幻大片中,我們常會聽到四維、五維……十維空間的說法,那么,它們到底是什么樣的?讓我們打開腦洞,一起踏上從零維到十維的空間之旅吧!

        01

        零維:一個想象中的點

        讓我們從一個點開始,它沒有大小、沒有維度,只是一個被想象出來、標志位置的點。它什么也沒有,空間、時間通通不存在,這就是零維度。

        02

        一維空間:孤單的長度

        在零維的基礎(chǔ)上,已經(jīng)存在了一個點,我們再畫一個點。兩點之間連一條線。噔噔噔,一維空間誕生了!

        不過,一維空間只有長度,沒有寬度和深度。

        03

        二維空間:長度+寬度

        那么,如何從一維空間升級到二維?很簡單,再畫一條線,穿過原先的這條線,就有了二維空間。二維空間里的物體有寬度和長度,但沒有深度。比如,在紙上畫一個長方形,長方形內(nèi)部就是一個二維空間。

        04

        因為二維空間只有長度與寬度,我們就可以將二維世界里的生物理解成“紙片人”,因為維度的局限,這個可憐的二維生物只能看到二維的形狀。如果讓它去看一個三維的球體,那么他只能看到這個球體的截面,也就是一個二維空間的圓。

        05

        三維空間:長+寬+高

        三維空間大家都很熟悉,我們無時無刻不生活在三維空間中。三維空間有長度、寬度與高度。

        06

        但是,我要用另一種思維來表達三維空間。假設(shè)有一張報紙,上面有一只螞蟻。我們姑且把螞蟻君看作是“二維生物”,它在二維的紙面上移動。如果它要從紙的一邊爬到另一邊,則它需要走過整個紙張。如果我們把這張紙卷起來,成為圓柱——一個三維空間里的物體。這時,螞蟻君只需要走過接縫,就到達了目的地。換句話說,把二維空間彎曲,就得到了三維空間。

        在這個圖示上,螞蟻從A點消失,B點出現(xiàn)——卷曲產(chǎn)生了新的維度!

        07

        四維空間:長寬高+時間線

        四維空間比三維多一維,它是什么?是時間!想象一下,左邊有一個1分鐘之前的我,右邊是現(xiàn)在的我,將這“兩個我”連成線,它就是四維空間里的線。太棒了,四維空間出現(xiàn)了!

        08

        那么,在現(xiàn)實中我們可以看到過去的我和未來的我么?不能!因為我們是三維生物,只能看到四維空間的截面——也就是此時此刻的世界。

        09

        五維空間:四維空間+時間線

        我們從出生到現(xiàn)在,都感覺自己在同一個空間里。我們常說“隨著時間的推移”,其實就是沿著時間線向前,這條時間線就是四維空間里的那條線,換句話說,三維的我們沿著四維空間里的時間線向前走。

        如果在此基礎(chǔ)上,再加一條時間線和這條時間線交叉,五維空間就出現(xiàn)了!

        10

        舉個例子,比如,你大學(xué)畢業(yè)后,工作了5年,現(xiàn)在是一名經(jīng)理,那么四維空間里的你,只能看到大學(xué)畢業(yè)的你以及成為白領(lǐng)的這條時間線上的你。如果當(dāng)初你初中畢業(yè)就去學(xué)烹飪,現(xiàn)在是一名廚師。那么這就是另一條時間線上的你。

        在五維空間中,你可以看到成為經(jīng)理的你,也可以看到成為廚師的你。總結(jié)的說,五維空間,你可以看到你未來的不同分支。

        11

        六維空間:將五維空間彎曲

        那么,如果現(xiàn)在的你想拜訪一下過去的你,怎么辦?我們可以將四維空間中任意一條時間線彎曲,這樣你就可以跳回以前。換句話說,五維空間中,你可以“穿越”回到一條時間線上的過去——太好了,穿越終于不是夢!

        還是拿“經(jīng)理的你”和“廚師的你”舉例,廚師的你感覺日子很艱辛,每天油煙嗆人,你想成為經(jīng)理,安安靜靜在辦公室里坐著。怎么辦?

        五維空間中,你可以穿越到你初中畢業(yè)時,告訴以前的你,一定要繼續(xù)讀書,上高中,考大學(xué),做白領(lǐng)。不過這樣做風(fēng)險很大,初中畢業(yè)的你需要作出不同的選擇,每一種選擇都會產(chǎn)生一個新的時間線,一個不同版本的未來。

        還記得二維空間中螞蟻君和報紙么?彎曲空間產(chǎn)生了新的維度。對了!我們把五維空間彎曲,產(chǎn)生了六維空間。這樣,你就可以穿越到“經(jīng)理的你”這條時間線,看到另一個版本的你。

        12

        七維空間:兩個六維無限點連接

        那么,七維空間呢?

        還是那個例子,前面提到兩個時間線:經(jīng)理與廚師。初中畢業(yè)的你,不可能只有這兩種選擇,而是近乎無限——你的每一個決定,都在塑造出一個特有的你。概括地說,初中畢業(yè)的你是一個起點,所有的時間線,都從這個點向外輻射,數(shù)量是無窮大,那么最后,七維空間里的一個點,里面包含著“初中畢業(yè)的你”開始的無限種可能。

        很費力,而且風(fēng)險很大,初中畢業(yè)的你需要作出不同的選擇,每一種選擇都會產(chǎn)生一個新的時間線,一個不同版本的未來。

        13

        那么,怎么畫出七維空間里的一條線?我們需要另一個點,但是這個點已經(jīng)包含了無限,如何再去找另外一個點?那就是另一種開端。

        聽不懂?沒關(guān)系,我們舉例子,你會懂的。前文中我們提到由“初中畢業(yè)的你”為開端而產(chǎn)生的七維無限點;如果你小學(xué)畢業(yè)的時候就作出不同的選擇呢?每一個選擇又會塑造一個不同的你;那么以“小學(xué)畢業(yè)的你”為開端,就會產(chǎn)生另一個包含著無限時間線的點。將這兩點連成一條線,就是七維空間的線。

        14

        八維空間:兩個七維時間線交叉

        而在,我們來給七維空間升級。例子呢,還是那個“你”。我們又找到了兩個點,一個是由“大學(xué)畢業(yè)的你”為開端產(chǎn)生的七維無限點,另一個是由“50歲的你”為開端產(chǎn)生的無限點。將這兩點連線,與上文中那條連接“初中畢業(yè)的你”無限點“小學(xué)畢業(yè)的你”無限點的這條線相交。我們就得到了八維空間!

        15

        九維空間:將八維空間卷曲

        好了,講到這里,你其實可以想象出九維空間是什么樣了。我們把八維空間理解成一張報紙,平平的。這時螞蟻君又出現(xiàn)了,不過它已經(jīng)進化成八維空間生物了,給它一樣的任務(wù),要他橫跨整個報紙去目的地,怎么辦?將報紙再一次卷起來,蟲洞出現(xiàn)了。螞蟻君順利穿過蟲洞出現(xiàn)在目的地。也就是說,將八維空間繼續(xù)卷曲,我們就得到了九維空間!

        16

        十維空間:一個包含一切的點

        從零維到四維,我們經(jīng)歷了點、線、面、體這個升級流程。然后四維空間又可以看做一點,充滿著三維空間中所有可能性的連線,這個連線就是時間。

        從四維到八維,我們又經(jīng)歷了點、線、面、體的升級流程。八維的點,充滿著七維空間中所有可能性的連線。

        八維空間繼續(xù)升級。還是那個“你”,以八維空間的點為起始,我們必須想出所有的可能,每一種可能都與八維的這個點相連,最后,我們得到十維空間里的一個點,充滿著九維空間中所有可能性的連線。

        還能再升級么?不能了,在十維空間中,我們找不到任何一個空間可以在劃出一個點,因為,十維空間就是一個點!它包含著所有的宇宙、所有的可能性、所有的時間線、所有的所有……(來源:商老師的設(shè)計課堂 編輯/余風(fēng))

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