从0维到5维,随着空间维度的升高,我们会看到什么?
我们日常接触到的这个世界,是个三维空间加一维时间的世界,也就是爱因斯坦说的四维时空,在这里每个物体都有长宽高,因此也都具备立体性,但对数学家和物理学家来说,空间的维度远不止三个,最前沿的超弦理论,甚至需要26个时空维度才能自洽。
所以接下来,我将带你从0维开始,洞悉时空背后的秘密。
0维,顾名思义就是一个点,1维是0维的方向化,也就是一条线,2维又是1维的另一个方向化,从线变成了面,但由于缺少第三个维度,所以二维生物眼中的彼此,就是一些长短不一的线条,只有再增加一个方向后才能看到二维的全貌,比如三维空间中的我们,就能从这个新方向上,看到二维生物的平面状结构。
三维空间就是我们每个人生活的空间,但是确切来说,三维空间是因为我们只能感知到三个维度,在物理学家们看来,更微观的量子世界有可能蜷缩着更高的维度,只是我们的大脑感觉不到,但就像二维生物能看见三维物体的投影一样,对于我们来说,四维和五维的物体,产生的投影也能被我们观察到。
举例来说
四维世界中的立方体被称为超正方体,它有16个顶点和32条边,里面就是外面,外面也是里面,但我们模拟出来的,只不过是它在三维世界的投影,五维立方体在三维的投影就更复杂了,有32个顶点、80条边和80个面。
这些无穷多的细节,只是因为更高的维度多了一个新的方向而已,但可惜的是虽然我们能在数学上描述它们,但三维世界的机器并没有能力模拟真正的高维物体,人类大脑也不可能想象出自己从未感知过的高维世界。
未来弦理论或者超弦理论真的被验证了的话,物理学家才有办法去进入高维空间,届时我们对宇宙的认知也将上升到一个新的高度,尤其是如果高维度里还有一个时间维度的话,一切就都不一样了。
因为目前的四维时空,时间只有一个维度,所以它是线性的箭头,如果再来一个时间维度的话,时间就从线变成了面,这意味着我们可以同时做出无数种选择,时间的流逝将不再只有一个方向,而是放射性发散状态。
如果空间维度是一个文明发展到一定程度就能掌握的技术,那么现在我们迟迟找不到外星文明,可能就是因为它们都进入了高维度空间,它们能看见我们,我们却看不见它们,整个宇宙也因此变得寂静无声。
但也许宇宙中真的只有人类文明,其他的外星文明都还处于石器时代,甚至还处于基础的外星单细胞生物时代,我们就是宇宙中第一批掌握科技的文明,所以未来的太空扩张路上,类似哥伦布发现美洲大陆的阿凡达情节会反复上演。
当然,也有可能人类文明根本撑不到在银河系,甚至全宇宙范围内扩张的那一天。
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