漫威宇宙中除了有鋼鐵俠、超人這一類高大威猛的未來高科技形象以外,還有着“蟻人”這種和螞蟻大小相當,但是也很厲害的人物。
電影中的“蟻人”這麼厲害,可是現實中許多科學家卻說螞蟻是一種二維生物,為此還做了許多的實驗來進行論證。
比如說用筆以一隻螞蟻為圓心畫一個圈,螞蟻就會迷失方向,橫沖直撞卻走不出這個圈,原來螞蟻的視力不太好,它的眼睛隻能看到平面的二維世界,大多時間它都是在用嗅覺和它頭頂的觸角在分辨方向。
螞蟻眼中的世界是二維的,所以螞蟻就是二維生物了嗎?
衆所周知,螞蟻在人類的眼中其實是三維的,并不是扁平的一條線或者是一個點兒,雖然在人類眼中螞蟻的體格很小,但是樣子卻還是立體的。
那麼宇宙中是否有四維空間呢,而我們自認為是三維立體的人類,在四維空間生物的眼中又是什麼樣子呢?
1905年,愛因斯坦發表了關于狹義相對論的一些論文,并且在此後不斷地論證相對論的科學性,在此基礎之上提出了“四維時空”“相對時空理論”等科學設想。後來出現的多種維度空間理論,大都是以愛因斯坦相對論為第一理論基礎。
而今天咱們就來說說多維空間的概念,看看螞蟻究竟是不是二維生物?而我們的世界又是否存在多維空間?
螞蟻生理構造及相關研究前文中提到了,螞蟻雖有着複眼,用處不像人類的眼睛那麼完善。它的複眼視力不僅極其有限,而且隻能看到平面世界,所以它根本看不見人類的存在。
也就是說在螞蟻的世界當中,都有點、線、面這種扁平的東西組成,它看見的世界都是二維的。打個比方,我們看到的一條直線,在螞蟻的世界當中可能是一堵高牆。
螞蟻的種類頗多,生理構造也不全然相同,我們主要從大多數來講講螞蟻的生理構造。
體型方面螞蟻都比較小,其中雄蟻和蟻後的體型偏大,因此在蟻群中它們的地位很高。
顔色方面,螞蟻有紅色、黑色、褐色等多種顔色。
外形上螞蟻有六條腿,外形上肉眼觀察螞蟻觸須不是很明顯,但是觸須是螞蟻重要的部位之一,整個觸角有4-13節左右,不同類型螞蟻觸角的長短也不同。
螞蟻大部分都是生活在地下的蟻穴當中,不過也有飛蟻,這類螞蟻長有翅膀,生活地帶會有所不同。
多年以來,科學家們一直緻力于研究關于蟻群的協作方式,以及螞蟻到底是用什麼在蟻群中進行對話交流,在各司其職的日常工作中準确的完成自己的任務。
科學家發現,由于螞蟻複眼僅僅能看到的是二維世界,因此日常生活中的螞蟻在交流上主要依靠的是感覺,在聽覺、嗅覺、觸覺方面尤其多。
大家或許疑惑這聽覺,難道螞蟻會說話嗎?
當然不是,螞蟻的發聲方法大都是依靠外界物體,比如說敲擊木頭或者是摩擦發聲。如何敲擊發出聲音呢?工蟻在蟻穴遭遇危機時,就會在蟻穴上端的樹木上來回擺動自己的身體,與樹木發生碰撞,從而發出聲音,向蟻群警告遭遇了危險。
而摩擦發聲是螞蟻會用自己的腹部與身體器官“锉”發生摩擦,從而發出聲音。所以說螞蟻并不會說話,也沒有自己的語言,這裡的聲音更像是一種固定發出的信号。
螞蟻的觸覺主要依靠觸角,前面提到聽覺時摩擦發出聲音是為了發出信号,那麼觸角就是為了接收信号,螞蟻的觸角在接觸到同伴時可以嗅到同伴的氣味并且辨認出同伴身份。
這樣在觸角接觸同伴後,能夠向同伴發出共同搬運糧食的邀約,在對方接收到之後,發出邀約的螞蟻會在通往糧食的路上留下氣味,以便另一隻螞蟻前去搬運。
螞蟻的日常活動方式除去對螞蟻本身做了許多研究之外,人類對于蟻群的日常協作的生活方式更為好奇。因為螞蟻本身是沒有大腦的,沒有大腦就不具備思考的能力,可是沒有思考能力的話,又是怎樣做到在蟻群内部,每隻螞蟻都能各司其職,團結在一起維護蟻群的生活呢?
美國科學家對于螞蟻這種與人類群體相似的行為非常好奇,所以去詳細地研究的螞蟻的基因序列。
研究結果着實讓科學家感到震驚,因為他們發現螞蟻竟然有高達百分之三十的基因序列與人類基因是相同的,這個發現好像能在一定程度上說明螞蟻的協作方式由一部分基因決定,因為具有這部分同樣基因的人類也會合作生活。
針對這項研究的提出者萊因伯格說:“群體中的每隻螞蟻的生命都是從同一個原點開始,它們的基因結構是相同的。因而令它們做出符合其社會階層行為的迥然不同的腦信号,一定是由表觀遺傳學機制所決定的。這一發現可以幫助我們更好地了解表觀遺傳學對人類大腦功能的影響。”
而中國的科學家則發現蟻群的社會性行為與螞蟻的神經肽基因有着密切的關系,在研究工作中,他們将兩種不同的蟻群放在一起研究,最終發現它們的神經肽基因基本相似。
這就是雖然所處地帶不同,可是全世界的螞蟻都會有團隊協作社會性行為的原因,科學家們推測這一類神經肽基因在遠古時期的螞蟻中就已經存在了,并且一直延續到了現在。
螞蟻是否是二維生物前文中提到,單單因為螞蟻的複眼僅可觀察到平面生物,我們就可以斷定螞蟻是二維生物了嗎?很明顯,并不能,因為悖論是螞蟻在人類眼中是立體的,是具有三維屬性的,所以人類眼中的螞蟻是三維生物。
這種說法的源起應當是,站在了螞蟻的立場之上,因為它自己看到的世界是二維的,所以如果螞蟻有思想,它應該會理所當然的覺得自己是二維生物,與它看到的世界是相符合的。
就像我們人類一樣,我們生活在三維的維度空間之内,我們看得到的世界都是三維的,所以我們認為我們是三維生物。
這大概就是一萬個人眼中有一萬個哈姆雷特吧,我們是什麼,所處的空間是什麼維度,完全取決于我們怎麼看這個世界。
所以說二維三維,甚至是四維都是不确定的,是相對而言的。
如果一定要以本來生物的視角去辯駁螞蟻是不是二維生物,那最科學合理的說法應當是,“在螞蟻的世界裡它是二維生物,在人類的視角下它是三維生物。”
我們很好奇螞蟻眼中的世界究竟是怎樣的,沒有大腦的螞蟻僅靠觸覺聽覺在一個充滿線條的世界中工作生存着,每天按時搬運糧食、探索路線,即使沒有智慧卻一直在堅持,不得不說生命從來都是一種頑強的存在。
人類對于多維空間的設想和研究而提及多維空間就要提及到人類對于時空觀的定義。
在正式啟智時期,人類第一次以科學視角去看待時空觀應該是在牛頓力學時期。那時人們認為,時間就像是一條不斷延展的線,它在流動,隻是我們看不見。并且認為時間與空間是相對的,二者并沒有任何交織。顯然,這種看法非常片面。
後來,在愛因斯坦提出了著名的相對論之後,人們對于時空的認識又有了全新的理解,愛因斯坦的狹義相對論中的“鐘慢”“尺縮”理論,明确地表示了時間與空間中的物質存在着密切的聯系,二者關系密切,并且一直共生共存。
而這個理論的提出,認為時間和空間融為一體的世界,應當是“四維空間”,這也是人類第一次對多維度空間提出了設想。
四維空間中的時間,不再是單一的線性,而具有像“面”一樣的延伸,并且在一定的物質運動條件下,時間可以定格,在某一個瞬間靜止。
廣義相對論中對于四維空間的探索則更進了一層,如果說狹義相對論中的時間和空間是平直的,那麼廣義相對論中就是彎曲的。
強大的引力場使得它們發生彎曲,引力場越強的地方彎曲程度就會越強。而在這個彎曲的時空中,人類可能會實現時空穿越。
20世紀時,針對時空觀又出現了新的概念,普裡戈金提出了“耗散結構論”。
普利戈金引進了“内部時間”這一全新的時間概念,内部時間與系統的演化密 切相關,它是對系統進化程度的量度。它是一種“演化時間 ”,是一切系統演化的内在動力。與内部時間相應的,則是具有組織和機能的空間。
這一理解基于相對論四維空間的理解更加的深入,他認為四維空間中一切對照都是相對的,但是系統的運動變化處于一個絕對狀态。
到了如今的二十一世紀,人們認為時間和空間以一種固定公式的有機融合,構成了四維空間的整體,而四維空間是相對性與絕對性的統一。
時空穿越的可能性數百年來,人類對于穿越到未來世界一直非常熱衷,在出現了相對論的理論過後,這種對穿越的向往和狂熱更是達到了頂峰。克裡斯托弗·諾蘭的電影《星際穿越》就體現了人類跨越時間空間的可能性。
影片中第一次以形象的樣子向人們展示了,如今人類認知當中的五維空間把時間這個我們一直看不見摸不着,卻深受影響的東西在五維空間當中以一種物質的狀态存在着,像一個巨大的書架,時間的柱梁與空間中發生的事件緊密地交錯着,這次時間變得可以看見甚至觸碰的到了。
誠然,人類作為一種三維的生物,即使有着發達的大腦,可是我們對于現有的世界認知還是有限的,更不用說廣袤的宇宙了。
不過秉承探索未知的精神,人類對于維度空間一直都有新的發現。不知道螞蟻的世界中有沒有科學,也許在我們不知道的地方它們也對我們的世界進行着積極地探索,在他們的世界中我們就是高維度的文明。
多維度空間生物共存
對于螞蟻而言,人類是高智商的存在。可是人類對于浩瀚的宇宙世界而言,都算不上是一粒塵埃,可能隻是漫長宇宙演變中一個短促的瞬間。
我們或許一直與不同維度的生物共存着,有時我們相互察覺到了對方的存在,卻沒有過多地去打擾。世界本就是一個多元的整體,我們渴望探索更多未知的領域,也樂意與多重維度空間的生物共存。
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