真正的四次元?文/齊普·洛維 圖/弗朗切斯科·伊佐 編譯/傅婷婷 ，我來為大家科普一下關于真正的四次元?以下内容希望對你有幫助!

真正的四次元

文/齊普·洛維 圖/弗朗切斯科·伊佐 編譯/傅婷婷

謝謝您對我們這個詳盡的四次元漫遊計劃感興趣。這是我們從有意向的探險者們那裡搜集的一些最經常被咨詢的問題。到目前為止，還沒有一位客戶歸來——甚至連一個短信都沒有——所以我們隻能分享科學顧問認為很可能會出現的事情。

我如何抵達四次元空間？

你會站在一個巨大球體的中央。可能你會指望自己能像在我們當下的三次元現實中一樣，可以左右、前後、上下移動。然而，當我們的專利“四次元推進技術”瞬間推動你遠離球體表面上所有的點、把你送到四次元空間時，我們請你盡可能地保持靜止。

圖1 立方體怎麼做：一個超立方體，或者說四次元立方體，可以通過四組互相的垂直線段被搭建出來。

啊？我辦公室那個技術員說這次旅行會牽涉到立方體。

立方體隻是理解四次元空間有用的工具而已。讓我們從一個一次元線段開始聊起吧。通過給這條線段添加一條平行線段，并且用與之垂直且長度相等的兩條線段連結，我們能夠得到一個二次元的正方形。接下來與這種方法類似，如果我們取兩個平行的正方形、并且用與之邊長相等的垂直線段連結起來，會得到一個三次元立方體。微妙之處就在下面的環節裡：在下一輪重複中，兩個平行的立方體加上垂直線的連結就創造出了一個超立方體，或稱之為“四次元立方體”。（圖1）

當然了，作為活在三次元世界裡的生物，我們難以設身處地地把思想完全置于這個四次元的建構裡。已故數學家瑟斯頓（William Thurston）認為，這是由于我們的大腦已逐步進化出了一套工作程序，即在一個區域分析信息、在另一個區域形成幾何圖形。因此，我們雖然可以很輕易解答有四個甚至更多變量的方程式，設計并巧妙地處理越來越高次元的客觀物體， 但我們卻很難感知到它們。澳大利亞數學家（兼脫口秀演員）帕克（Matt Parker） 在他的著作《四次元世界該做的事》（Things to Make and Do in the Fourth Dimension）中講述過：“四次元有點像我們已有的三次元世界中的直角一樣，是可想象的。但是四次元到底是什麼，我們并不能在頭腦中形成圖像。”

圖2 四次元之一瞥：内克爾立方體錯覺能夠以兩種方式解讀。因為一種視圖（B）是另外一個視圖（C）的鏡像

所以你的意思是在我抵達之前看不到旅館的任何照片？

抱歉，我并不是這個意思。您是能看到照片的。隻不過是通過一個被稱為“内克爾立方體”（Necker cube，圖2A）的視錯覺看一眼這個四次元空間。有兩種方式來解讀這個模型：作為一個稍微以左下角為走向的盒子（圖2B），或者作為它的鏡像（圖2C）。如果你凝視内克爾立方體足夠長的時間，它似乎在來回翻轉，數學家洛克（Rudy Rucker）稱之為“閃爍重新排列”。最後，這種閃爍會顯示為一種連續運動。但是，正像洛克在他的著作《幾何學、相對論和四次元》(Geometry,Relativity and the Fourth Dimension) 中指出的那樣：“隻有在四次元空間進行循環旋轉的條件下，這種運動才會是持續的。”這是因為在三次元中的循環旋轉并不能産生鏡像。“所以，事實上，也許我們能夠在腦海中産生一個四次元現象！”

呃...... 或許這并不适合我。

不必糾結于這些運作的機制。記住：你不是非要明白過山車的工作原理才能夠享受它的樂趣。

好，那麼我應該帶什麼？

我們會提供給你一切你可能會需要的東西，包括：

一個防熱罩。（圖3）多出的次元會破壞保持地球在一個穩定軌道上旋轉的重力和離心力之間微妙的平衡。根據已故物理學家莫裡斯（Richard Morris）的觀點，一旦你抵達了四次元空間，這個星球就會開始朝向太陽呈螺旋狀旋轉。

偏光鏡片。（圖4）因為光在它的電磁場的垂直方向進行傳播，當你加上另一個垂直坐标系時，很難預知光又會如何運作， 所以戴副太陽鏡沒什麼壞處。根據洛克的觀點，一個球形而不是圓形的視網膜、或者說“第三隻眼”也是有幫助的。然而，由于可能會發生的訴訟，我們不再提供那個手術了。

耳塞。（圖5）因為在偶數的次元裡的聲浪會沿原路返回，就像池塘中的漣漪，一切聲音聽上去都會有回音且被拉長，所以你可能會持續地承受噪音的轟炸。例如貝多芬《第五交響曲》開始的部分，在四次元空間裡，會讓你覺得“被玩壞了”，它聽起來更像是一連串的“la di da di la di da di da di di di di”，《在多維空間中馳騁》（Surfing Through Hyperspace）一書的作者皮克歐爾（Clifford Pickover）就這麼說過。所以，當旅伴跟你講話時你即使聽不懂也不必慌了神。

尼龍搭扣鞋。（圖6）在三次元空間裡， 當你把放在平面上的一圈線繩的一頭拎起來時，它會變成直線。同理，在四次元空間裡，一個在三次元空間裡打的結會很容易散開。我們不希望你抵達四次元之後， 在飛舞的鞋帶上方（瞬間朝着若幹的方向）漫遊。

一圈閉合環路的線、兩個木質指環、以及一個海貝殼。（圖7）正如德國天體物理學家左納（Johann Zöllner）在1878年提出的，你要用這些東西來确認你确實抵達了四次元世界。比如，你不用割斷線圈就能夠在裡面打上一個結、你能夠連結或者拆開這兩個指環、還能夠把海貝投擲出一個螺旋形的方向。

《怪物也瘋狂》：艾蘭·摩爾（Alan Moore，成名作《守望者》）拟想了一個四次元怪物

我會不會被一個四次元生物襲擊？

不排除這種可能性（詳見棄權說明書）。四次元生物的大腦中有許多神經連接點，所以超級聰明。就像帕克告訴我們的那樣，他們“擁有最根本的戰略優勢”。讓我們用類比的方法來說一下吧。作為一個三次元生物，如果你想要捉弄一個二次元生物，這個受害者受限于一個扁平的表面上，你卻能夠在這個平面之上、它的視野之外徘徊盤旋。你可以看見并且進入它内部的任何一處。如果你向它的世界伸出魔爪去捉它，在它看來，你的手指就像漂浮并脫了節的圓盤狀物體一樣突然出現。同理，一個四次元襲擊者能夠在你的三次元視野裡突然出現并且從你的錢夾裡把錢扯出來，或者獲得你的器官，而這一切并不需要把手指放到你的衣服上或者皮膚裡。

四次元生物講英文不？

這很難說。根據皮克歐爾的勸告，我們建議你以二進制編碼的形式溝通。因為無論你生活在哪個次元，數學的規則都适用。例如，你可能會嘗試眨巴眼睛或者上下擡動你的胳膊，希望有人能注意到你。四次元生物同樣能夠通過從你的三次元視野中植入或移除一個四次元物體從而向你傳遞信息，就像你可能從一個扁平的表面中插入或移動一個三次元物體來與二次元生命溝通一樣。

那裡飲水安全嗎？

應該還好——如果真的有水的話。關于這件事有一些不确定因素。有些物理學家争論說，氫原子（水的構成要素）在四次元裡是不穩定的，因為多出的次元是以量子力來固定的，這和四次元對重力的幹擾是大緻同樣的方式。不過有一個數學家團隊發現：如果你假設更高的次元不會遵守電磁學常規的話，最後你還是可以擁有穩定氫原子的。為了玩得安全些，我們建議你在出發前多喝點液體。

4D 紀念品：以上是克萊因瓶的二次元代表物（左）以及octacube（右）

我應該買什麼紀念品？

看看禮品店裡是否有魯比克超魔方（Rubik’s Hypercubes）。這個智力遊戲的網上版本是加利福尼亞的一些聰明的軟件工程師創立的，你可能已經體驗過了。但是你要明白，那隻是這個四次元立方體在三次元投射的二次元影像。實物體驗将會是一種更加令人拍案叫絕的方式。帕克也推薦了有他最喜歡的四次元模型鑰匙鍊：一個裡外翻轉的超立方體，被稱為“超鑽石”（或者“octacube”）。在六個柏拉圖多面體（規則的、有相同的面的凸多面體，例如立方體或正四面體）的四次元類似物中，隻有它在三次元空間中沒有等價物。另一個有趣的紀念品是克萊恩瓶（Klein bottle），隻有一面（不分“内部” 和“外部”），沒有邊界，意味着它包含着自己。它隻能夠存在于四次元空間，因為它必須能夠不需要打通一個洞就可以穿越自己。

不過，你可能打算省點錢。四次元的小販們會欺騙三次元的遊客，這一點我們可以保證。另外，你帶回到三次元空間裡的那些東西也不會像在四次元世界那麼令人印象深刻。

要是我并不滿意呢？

請您諒解，我們不能預測到所有可能的結局，也不能提供退款。然而，如果你的身體循環旋轉到其鏡像中，或者在八個方向上被扯斷了——并且有證據證實這類事件的确發生過，比如飛回到三次元空間的一個基因被認證的器官——我們會發給你幸存的那部分一張來我們禮品商店消費的50 元代金券。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!