从零维到十维的空间之旅

2016-11-30 15:28商老师
大众科学 2016年11期
关键词:三维空间长度厨师

在科幻大片中,我们常会听到四维、五维……十维空间的说法,那么,它们到底是什么样的?让我们打开脑洞,一起踏上从零维到十维的空间之旅吧!

01

零维:一个想象中的点

让我们从一个点开始,它没有大小、没有维度,只是一个被想象出来、标志位置的点。它什么也没有,空间、时间通通不存在,这就是零维度。

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一维空间:孤单的长度

在零维的基础上,已经存在了一个点,我们再画一个点。两点之间连一条线。噔噔噔,一维空间诞生了!

不过,一维空间只有长度,没有宽度和深度。

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二维空间:长度+宽度

那么,如何从一维空间升级到二维?很简单,再画一条线,穿过原先的这条线,就有了二维空间。二维空间里的物体有宽度和长度,但没有深度。比如,在纸上画一个长方形,长方形内部就是一个二维空间。

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因为二维空间只有长度与宽度,我们就可以将二维世界里的生物理解成“纸片人”,因为维度的局限,这个可怜的二维生物只能看到二维的形状。如果让它去看一个三维的球体,那么他只能看到这个球体的截面,也就是一个二维空间的圆。

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三维空间:长+宽+高

三维空间大家都很熟悉,我们无时无刻不生活在三维空间中。三维空间有长度、宽度与高度。

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但是,我要用另一种思维来表达三维空间。假设有一张报纸,上面有一只蚂蚁。我们姑且把蚂蚁君看作是“二维生物”,它在二维的纸面上移动。如果它要从纸的一边爬到另一边,则它需要走过整个纸张。如果我们把这张纸卷起来,成为圆柱——一个三维空间里的物体。这时,蚂蚁君只需要走过接缝,就到达了目的地。换句话说,把二维空间弯曲,就得到了三维空间。

在这个图示上,蚂蚁从A点消失,B点出现——卷曲产生了新的维度!

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四维空间:长宽高+时间线

四维空间比三维多一维,它是什么?是时间!想象一下,左边有一个1分钟之前的我,右边是现在的我,将这“两个我”连成线,它就是四维空间里的线。太棒了,四维空间出现了!

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那么,在现实中我们可以看到过去的我和未来的我么?不能!因为我们是三维生物,只能看到四维空间的截面——也就是此时此刻的世界。

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五维空间:四维空间+时间线

我们从出生到现在,都感觉自己在同一个空间里。我们常说“随着时间的推移”,其实就是沿着时间线向前,这条时间线就是四维空间里的那条线,换句话说,三维的我们沿着四维空间里的时间线向前走。

如果在此基础上,再加一条时间线和这条时间线交叉,五维空间就出现了!

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举个例子,比如,你大学毕业后,工作了5年,现在是一名经理,那么四维空间里的你,只能看到大学毕业的你以及成为白领的这条时间线上的你。如果当初你初中毕业就去学烹饪,现在是一名厨师。那么这就是另一条时间线上的你。

在五维空间中,你可以看到成为经理的你,也可以看到成为厨师的你。总结的说,五维空间,你可以看到你未来的不同分支。

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六维空间:将五维空间弯曲

那么,如果现在的你想拜访一下过去的你,怎么办?我们可以将四维空间中任意一条时间线弯曲,这样你就可以跳回以前。换句话说,五维空间中,你可以“穿越”回到一条时间线上的过去——太好了,穿越终于不是梦!

还是拿“经理的你”和“厨师的你”举例,厨师的你感觉日子很艰辛,每天油烟呛人,你想成为经理,安安静静在办公室里坐着。怎么办?

五维空间中,你可以穿越到你初中毕业时,告诉以前的你,一定要继续读书,上高中,考大学,做白领。不过这样做风险很大,初中毕业的你需要作出不同的选择,每一种选择都会产生一个新的时间线,一个不同版本的未来。

还记得二维空间中蚂蚁君和报纸么?弯曲空间产生了新的维度。对了!我们把五维空间弯曲,产生了六维空间。这样,你就可以穿越到“经理的你”这条时间线,看到另一个版本的你。

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七维空间:两个六维无限点连接

那么,七维空间呢?

还是那个例子,前面提到两个时间线:经理与厨师。初中毕业的你,不可能只有这两种选择,而是近乎无限——你的每一个决定,都在塑造出一个特有的你。概括地说,初中毕业的你是一个起点,所有的时间线,都从这个点向外辐射,数量是无穷大,那么最后,七维空间里的一个点,里面包含着“初中毕业的你”开始的无限种可能。

很费力,而且风险很大,初中毕业的你需要作出不同的选择,每一种选择都会产生一个新的时间线,一个不同版本的未来。

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那么,怎么画出七维空间里的一条线?我们需要另一个点,但是这个点已经包含了无限,如何再去找另外一个点?那就是另一种开端。

听不懂?没关系,我们举例子,你会懂的。前文中我们提到由“初中毕业的你”为开端而产生的七维无限点;如果你小学毕业的时候就作出不同的选择呢?每一个选择又会塑造一个不同的你;那么以“小学毕业的你”为开端,就会产生另一个包含着无限时间线的点。将这两点连成一条线,就是七维空间的线。

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八维空间:两个七维时间线交叉

而在,我们来给七维空间升级。例子呢,还是那个“你”。我们又找到了两个点,一个是由“大学毕业的你”为开端产生的七维无限点,另一个是由“50岁的你”为开端产生的无限点。将这两点连线,与上文中那条连接“初中毕业的你”无限点“小学毕业的你”无限点的这条线相交。我们就得到了八维空间!

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九维空间:将八维空间卷曲

好了,讲到这里,你其实可以想象出九维空间是什么样了。我们把八维空间理解成一张报纸,平平的。这时蚂蚁君又出现了,不过它已经进化成八维空间生物了,给它一样的任务,要他横跨整个报纸去目的地,怎么办?将报纸再一次卷起来,虫洞出现了。蚂蚁君顺利穿过虫洞出现在目的地。也就是说,将八维空间继续卷曲,我们就得到了九维空间!

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十维空间:一个包含一切的点

从零维到四维,我们经历了点、线、面、体这个升级流程。然后四维空间又可以看做一点,充满着三维空间中所有可能性的连线,这个连线就是时间。

从四维到八维,我们又经历了点、线、面、体的升级流程。八维的点,充满着七维空间中所有可能性的连线。

八维空间继续升级。还是那个“你”,以八维空间的点为起始,我们必须想出所有的可能,每一种可能都与八维的这个点相连,最后,我们得到十维空间里的一个点,充满着九维空间中所有可能性的连线。

还能再升级么?不能了,在十维空间中,我们找不到任何一个空间可以在划出一个点,因为,十维空间就是一个点!它包含着所有的宇宙、所有的可能性、所有的时间线、所有的所有……(来源:商老师的设计课堂 编辑/余风)

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