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三体世界里的四维空间
上传时间:2019-04-22 01:12点击:

《三体》世界,人类引以为傲的"无敌舰队",有两千艘恒星级战舰,被一个叫"水滴"的探测器几乎全歼;这个水滴就是一个典型的高级武器;在四维空间中,水滴被人类轻易破坏了。

其中四维世界的概念很值得遐想一番。

四维空间的现实科学解释

四维空间 是一个时空的概念。简单来说,任何具有四维的空间都可以被称为"四维空间"。不过,日常生活所提及的"四维空间",大多数都是指爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的"四维时空"概念。根据爱因斯坦的概念,我们的宇宙是由时间和空间构成。时空的关系,是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又多了一条时间轴,而这条时间的轴是一条虚数值的轴。一维是线,二维是面,三维是静态空间,四维是动态空间(因为有了时间),当然这只是一种说法,并不是说第四维就是时间(所以目前的科学解释的四维空间并不是物理世界的四维)。

三体世界里的四维空间

《三体》对四维空间的解释

翘曲点

翘曲点用肉眼就能看见,但最好的方法是检测电磁辐射,它们发出一种电磁波,很微弱,但频谱有很明显的特征,飞船上的常规监测系统就能检测和定位。一般来说,像飞船这么大的体积内总会有一到两个翘曲点,最多的一次出现过十二个。翘曲点一般是球形的,光在球体内部有折射,里面的物体也有一定的变形,造成物体形状的不连续,当然这只是四维空间中的光学效应造成的,不是真正的变形,

无限细节

在三维世界里,人类的视觉面对的是有限细节,一个环境或事物不管多么复杂,呈现的细节是有限的,只要用足够的时间依次观看,总能把绝大部分细节尽收眼底。但从四维看三维时,由于三维事物在各个层次上都暴露在四维视野中,原来封闭和被遮挡的一切都平行并列出来。比如一个封闭容器,首先可以看到它内部的物体,而这些内部物体的内部都也是可见的,在这无穷层次的暴露并列中,便显露出无限的细节。在莫沃维奇和关一帆面前的飞船,虽然一切都显露在眼前,但任何一个小范围内的一件小东西,比如一只水杯或一支笔,它们并列出来的细节也是无限的,视觉也接收到无限的信息,用眼睛看时,穷尽一生也不可能看全它们在四维空间的外形。当一个物体在所有层次上都暴露在四维时,便产生了一种令人眩晕的深度感,像一个无限嵌套的俄罗斯套娃,这时,"从果核中看到无穷"不再是一个比喻。

方寸之间,深不见底啊

我们在三维空间中称之为广阔、浩渺的这类东西,会在第四个维度上被无限重复,在那个三维世界中不存在的方向上被无限复制。他们常用两面相对的镜子来类比:这时在任何一面镜子中都可以看到被复制的无数面镜子,一个向深处无限延伸的镜子长廊,如果作为类比,长廊中的每面镜子就都是一个三维空间。或者说:人们在三维世界中看到的广阔浩渺,其实只是真正的广阔浩渺的一个横断面。描述高维空间感的难处在于,置身于四维空间中的人们看到的空间也是均匀和空无一物的,但有一种难以言表的纵深感,这种纵深不能用距离来描述,它包含在空间的每一个点中。

总的来说《三体》给我们展现的维度概念是接近数学的维度概念,高维度可以直视低维度的一切以及操纵低维度的任何。可以想象一下我们看一幅画我们可以看到画面上展示的每一个细节,可以抹去任意的色素点,也许小说中的四维在面对三维时就是这个解释的延展,无限的细节以及绝对的维度压制。

三体世界的维度总结

维度确实是一个非常有意思的问题,M理论认为我们的宇宙有十一个维度——十维空间+一维时间,而在我们的世界中,额外的七个维度紧密地蜷缩在了微观尺度上。作为生活在三维空间里的虫虫,我们很难想象出更高维世界的样子。三体对维度的解释就是数学从点到面到立方体的逐步延伸的过程,可以想象面中有无数个点立方体中有无数个切面·······这就是三体中的维度延伸的解释。

数学思维下的四维超立方体:有16个点顶点(两个立方体的顶点8+8=16)、32条边(两个立方体的边和八对点的连线12+12+8=32)。

三体世界里的四维空间

超立方体

值得一提的是,以上的四维超立方体顶多就只能算是它在三维空间的投影,真实的超立方体长什么样,我们这些生活在三维空间里的虫虫是想象不出来的。因为,在我们的脑海里,并没有第四个空间维度。



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