看過《三體》、《星際穿越》,想必對于空間、黑洞充滿好奇。作為一個科幻電影迷,又豈能不了解維度的概念?
準備好打開腦洞,我們一起來一場從零維空間到十維空間的旅程吧!
我們先從一個點開始講起。這個點沒有大小、沒有維度。它隻是被想象出來的、作為标志一個位置的點,它什麼也沒有,空間、時間通通不存在。這就是零維度。
一維空間零維已經存在了一個點,我們再畫一個點,兩點之間連一條線。當當當!一維空間就這樣誕生了!我們創造了空間!
一維空間隻有長度,沒有寬度和深度。
二維空間我們擁有了一條線,也就是擁有了一維空間。如何升級到二維呢?很簡單,再畫一條線,穿過原先的這條線,于是就有了二維空間,二維空間裡的物體有寬度和長度,但是沒有深度。
在紙上畫一個長方形,長方形内部就是一個二維空間。
為了方便後面理解更高維度的空間,我們用兩條相交的線段來表示二維空間。
現在我們來想象一下二維世界裡的生物。因為二維空間沒有深度(也可以理解成厚度),隻有長度與寬度,我們就可以将它理解成“紙片人”,就如同是撲克牌K.Q.J裡的畫像。
因為維度的局限,二維生物隻能看到二維的形狀。如果讓它去看一個三維的球體,那麼它隻能看到的是這個球體的截面,也就是一個圓。
一維數軸,二維平面,三維立體,這是我們初中學的常識。而人類是三維生物,活在四維空間裡。
三維空間有長度、寬度與高度。
假設我們有一張報紙,上面有一隻螞蟻,我們姑且把螞蟻君看作是“二維生物”。我們做二維的紙面上移動,如果要讓他從紙的一邊爬到另一邊,則螞蟻君需要走過整個紙張。
但是如果我們把這張紙卷起來呢?成為一個圓柱,一個三維的物體。這時螞蟻君隻需要走過接縫的位置,就到達了目的地。(對了!這就是傳說中的蟲洞)換句話說,把二維空間彎曲,就得到了三維空間。
螞蟻從A點消失,B點出現:卷曲産生新的維度!
好了,下面開始進入燒腦階段。
四維空間四維比三維多一維,它就是時間!
想象一下,左邊有一個1分鐘之前的我,右邊則是現在我,将這“兩個我”看成兩個點 ,穿過他們連線,它就是四維空間裡的線。于是,四維空間出現了!
如同上文提到的,二維生物隻能看到三維物體的截面一樣,我們作為三維生物,也隻能看到四維空間的截面。所以我們看不到過去,看不到未來,隻能看到此時此刻的世界 。
然而,四維生物可以看到未來,但是無法改變未來。如同《大話西遊3》,紫霞通過月光寶盒看到了結局,但是卻無法改變結局。
也有人形象的比喻:一維空間是植物,它看不到螞蟻;二維空間是螞蟻,它看不到人類;三維空間是人類,人看不到鬼;四維空間是鬼,鬼能看到人,但無法變回人去改變過去和未來。
首先我們要明确一點,低維度生物不能意識到高維度空間發生的事情。我們從出生到現在,都感覺自己在同一個空間裡。我們常說“随着時間的推移”,其實就是沿着時間線向前,這條時間線就是四維空間裡的那條線,換句話說,三維的我們沿着四維空間裡的時間線向前走。
假如我們是四維空間生物,我們就可以看到過去、現在、将來各個時段的我們自己。但是,時間線隻有一條。現在,在四維這條時間線的基礎上,我再加一條時間線和這條時間線交叉,五維空間就出現了!
比如說:你從出生,然後讀初中,到大學畢業參加工作,現在是一名經理,那麼四維空間裡你隻能看到出生到成為經理的這條時間線上的你。
但是,假設你初中畢業去學烹饪,現在是一名廚師。那麼這就是另一條時間線上的你。
在五維空間中,你可以看到成為經理的你,也可以看到成為廚師的你。也就是說,五維空間,你可以看到你不同選擇下,未來的不同分支。
五維生物看到的是四維空間上發生的所有事情,看到了一個人的所有選擇、以及這些所帶來的所有結果。所以可以沿着四維移動,改變四維的選擇,讓它向着想要的結果行進。但必須得等待這個行進的過程,無法直接到達結果。
六維空間如果說四維空間是三維加時間,現在四到六維度裡,多出來的維度就是一到三維的時間;四維裡時間是一維的;五維裡時間是二維的;六維裡時間是三維的。
還是拿“經理的你”和“廚師的你”舉例子:廚師的你感覺日子很艱辛,每天油煙嗆人,你想成為經理,安安靜靜在辦公室裡坐着。怎麼辦?
在五維空間中,你可以穿越到你初中畢業的時候,告訴以前的你,一定要繼續讀書,上高中,考大學,做白領。不過這很費力,而且風險很大,初中畢業的你需要作出不同的選擇,每一種選擇都會産生一個新的時間線,一個不同版本的未來。
還記得二維空間中螞蟻君和報紙麼?彎曲一個空間産生一個新的維度。現在,我們直接把五維空間彎曲,産生六維空間。
在五維空間任何一個改變都可能帶來無數新的結果,你無法确保你回到過去所做的改變能夠朝着你的理想的結果前進,因為五維空間的改變需要時間的等待。但是在六維空間,你不用等待時間流逝,你可以直接到達結果。
你回到“初中到你”,直接選擇“經理的你”這條時間線,然後成為“經理的你”。
七維空間還是那個例子,前面提到兩個時間線:經理與廚師。初中畢業的你,不可能隻有這兩種選擇,而是近乎無限。怎麼解釋,你的每一個決定都在塑造出一個特有的你。你可以成為任何一種你。概括地說,初中畢業的你是一個起點,所有的時間線都從這個點向外輻射,數量是無窮大,那麼最後,七維空間裡的一個點,裡面包含着“初中畢業的你”開始的無限種可能。
那如果你小學畢業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;那麼以“小學畢業的你”為開端,就會産生另一個包含着無限時間線的點。将這兩點連成一條線,就是七維空間。
八維空間還記得文章開始時提到的一維的線麼?我們把另外一條線穿過它,就變成了二維空間。同樣的道理,我們來給七維空間升級。
還是那個“你”。我們又找到了兩個點,一個是由“大學畢業的你”為開端産生的七維無限點,另一個是由“50歲的你”為開端産生的無限點。将這兩點連線,與上文中那條連接“初中畢業的你無限點和“小學畢業的你”無限點的這條線相交。我們就得到了八維空間!
九維空間講到這裡,你其實可以想象出九維空間是什麼樣了。我們把八維空間理解成那張報紙,平平的。這時螞蟻君又出現了,不過它已經進化成八維空間生物了,給它一樣的任務,要他橫跨整個報紙去目的地,怎麼辦?将報紙再一次卷起來,蟲洞又出現了。螞蟻君順利穿過蟲洞出現在目的地。也就是說,将八維空間繼續卷曲,我們就得到了九維空間!
十維空間回顧上文,從零維到四維,我們經曆了點、線、面、體這個升級流程。然後四維空間又可以看做一點,充滿着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,我們又經曆了點、線、面、體的升級流程。八維的點,充滿着七維空間中所有可能性的連線。
八維空間繼續升級。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,最後,我們得到十維空間裡的一個點,充滿着九維空間中所有可能性的連線。
還能再升級麼?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!
它包含着所有的宇宙、所有的可能性、所有的時間線、所有的所有...........
從零維到十維,我們經曆了這麼多,最後,它還是一個點。
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