三维空间|如果有人误入四维空间,他会变成“神”吗?
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爱因斯坦认为 , 我们生活在四维时空之中 。 这里所说的四维是指三个空间维度加上一个时间维度 , 爱因斯坦把两者统一在一起 , 认为时间和空间是不可分割的 。 但弦理论表明 , 宇宙中可能还存在更高的空间维度 。
【三维空间|如果有人误入四维空间,他会变成“神”吗?】如果考虑这样的一种情况 , 把空间维度再增加一维 , 变成四维空间会怎样?四维生物又是怎样的呢?如果有人进入四维空间中 , 他将会面临什么后果呢?
由于没有人去过四维空间 , 所以没人知道四维空间究竟是怎样的 , 我们只能通过维度类比来进行了解 。 零维是一个点;当无数个点排成一列时 , 就会得到一条直线 , 这就是一维;无数条一维线可以组合成二维平面;无数个二维平面又会组合成三维空间;同样地 , 在某个我们无法感知的方向上 , 再增加一个维度 , 无数个三维空间就会组合成四维空间 。
那么 , 如何来想象第四个维度呢?关于第四个维度 , 可以看一看如下的克莱因瓶:
对于我们所认为的封闭三维空间 , 在四维空间中 , 第四个维度可以把三维空间的内部和外部互相连通 , 让三维空间失去了内外的概念 。 关于此 , 我们可以用二维空间来作说明 。
在二维平面上画一个方框 , 对于二维空间中的平面人(假设存在)来说 , 方框把二维空间分成了内外 。 但对于生活在三维空间中的我们来说 , 还有第三个维度连接方框的内部和外部 , 这就会出现非常有趣的事情 。
在平面人看来 , 我们犹如“神”一样的存在 。 如果我们把方框内的一个平面人(姑且称之为小明)拿起来 , 放到方框的外面 , 那么 , 其他平面人会看到小明从一个他们所无法感知的维度中慢慢消失 , 然后不可思议地出现在方框外面 。 作为三维空间中的生物 , 我们能够直接看到二维墙面后边的东西 。
同样地 , 对于四维空间中的生物来说 , 三维空间无所谓内外 , 他们可以直接看到墙壁后面的东西 , 可以同时看到立方体的所有面 。 四维生物不需要打开门或者窗户 , 就能从第四个维度取出房间中的物品 。 在这个过程中 , 我们会看到房间中的物品慢慢消失掉 , 然后再出现于房间之外 。 对于我们而言 , 四维生物拥有难以理解的超能力 。
当光线照射到三维物体身上时 , 会在二维平面上投射出影子 。 事实上 , 我们只能看到三维物体所产生的二维投影 。 可以想象 , 当四维物体被光线照射时 , 也会在三维空间中投射出影子 , 四维生物只能看到三维投影 。
四维生物也许就在我们身边 , 他们可能隐藏在第四个维度中 , 在我们无法感知到那个维度 , 所以我们无法看见四维生物 。 或者四维生物的影子投射到三维空间中 , 我们无法辨别出哪些是三维物体 , 哪些是四维生物的投影 。
对于三维生物而言 , 进入四维空间绝不会是什么好事情 。 因为在四维空间中 , 第四个维度会把我们身体的内部和外部相通 , 导致原先体内的东西全部暴露在外 , 内脏和血液在第四个维度都无法获得支撑 , 所以我们无法在四维空间中存活 。
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