對於一維空間和二維空間以及多維度空間應該如何理解?
為什麼我越來越覺得,我們平時對於一維和三維空間的理解完全是錯誤的,平時看到的3D坐標軸根本就不是3維空間,而是一維空間,只是形式上的3維空間,包括我們平時的所看見的世界,也是一維的,另外維度的世界,我們根本感受不到,這個才是2維,多維.
選這個問題對維度做個總結回答。
我曾經也為維度發愁,理解不了。現在我早已過了那個階段,但要問我怎麼理解,卻發現說不清楚。
對維度的理解我經過幾個階段,一步步抽象。回首一下也許有助於理清認知過程。
第一階段,就是和大家一樣,點是零維,線是一維,面是兩維,體是三維,所謂多維都是天書。這時是最具象的認知,說到什麼腦中必有對應圖像。
第二階段是學經典力學後,知道描述質點運動用六個坐標,相空間是六維。這時已經抽象理解向量空間,說到多維向量,腦中是低維圖像,筆上是從低維推廣出的公式。這些公式不用背,知道低維就知道高維。這一階段以理解統計力學的系綜理論結束,可以將維度任意拓展。
第三階段是學相對論,這是第一個深入接觸的非歐空間。這時知道點積可以有不同定義。思考時腦中是二維三維的閔氏空間,筆上是類比出的四維空間。
然後是量子力學,希氏空間,積分變化。開始理解無窮維空間,並意識到無窮維的特殊。思考時不再需要圖像,筆上是類比出來的公式。這個階段的最後是學習泛函,各種推廣。
接著是量子場論,李群代數。這裡的維度概念來自群的作用。淺顯的說,就是如果用矩陣表示物理對象的變化,矩陣需要有多大。所謂十一維神馬的都是這個意義上的。這時我的圖像可以是三維空間,也可以是各種對象,只要我的群能作用,就能方便我想像。
最後是學純數學,拓撲,微分幾何。見識各種空間。此時完全不需圖像來思考,因為定義才重要。但直到這時,低維圖像仍然會對有很大幫助。也有特例,比如後來讀懂霍金的時空結構,因為是雙曲空間,圖像只用來思考結構,大部分證明推演還是靠定義。
舉例,對四維時空,我腦中的圖像就是R^{2+1},也就是兩個對頂的圓錐(光錐)。我可以在這裡想像各種曲面曲線,然後推廣至多維。但是筆上,依舊只有定義式。
這就算是給大家參考了。主要想表達的就是,科學沒有任督二脈。
如果一個概念覺得高深,就一步步去接近它。
首先說,任何3維空間中的生物都不要試圖從腦中「想」出一個4維及以上空間,這是不可能的。
但是,人類可以從數學定義上描述一個4維及以上空間,並構思出其在3維空間的投影。
完整的分析一下LZ的話:「平時看到的3D坐標軸根本就不是3維空間,而是一維空間,只是形式上的3維空間,包括我們平時的所看見的世界,也是一維的,另外維度的世界,我們根本感受不到,這個才是2維,多維.」。
解釋:
「平時看到的3D坐標軸根本就不是3維空間,」
3D坐標軸上的圖像的確不是真實的 3D空間,只是 「3維世界在2維平面上的投影」而已。
「而是一維空間,」
一個平面,就是2維的,什麼是2維,看視頻http://www.tudou.com/programs/view/P5Xf_5BXhFY/?resourceId=4030105_06_02_99吧。
「包括我們平時的所看見的世界,也是一維的,」
應該說,我們平時每個時刻看的的世界都是「 3維世界在2維 視神經 平面上的投影」。
你感受不到的4維及以上的空間,世界上也沒人能「感受」的到,他們都存在與數學上,你能感受到是3維空間,你的手撫摸凹凸有致的東西時,那就是最真實的3維世界,不要什麼都以眼睛為準哦。
今天來談談多維空間。
大家可以去看Matrix67的博客,有一篇文章很有意思。
先說說,一維,二維,三維。
一維是一條線,二維是一個平面,三維是我們所處的空間。
當然,實際上我們所在的空間是閔可夫斯基四維時空,不過,今天我們不談這個,我們只談四維空間以及更高維空間。
注意,不是四維時空。今天的整個討論都和時間沒關係,只和空間有關係。
我想要從四維空間上開始談,可是跟你們這些三維生物談四維真是太艱難。我想讓你們的小腦袋做做思維體操,假如讓你們這些三維生物對二維生物講解三維空間中的一個立方體,你們會怎麼做?
你們沒辦法把三維世界的物體拿給他們看,所以,你們只能先在二維世界裡畫了一個正方形。
你告訴他們,這個正方形有四個頂點,過這四個頂點作四條直線,垂直於這個面。
在你的腦海中,你已經進行到了這一步。
但是在二維世界的小人的腦海里,他並沒有理解你說的話。
「等等」,於是二維世界的小人說到,「垂直於這個平面是什麼意思?」
「就是垂直於你們的世界」
一陣可怕的沉默。
二維世界的小人問:「能不能再講的詳細一些?」
「好吧,」你說,「看到這兩條線a和b沒有?在點A還有一條線a",同時垂直於a和b。
小人搖搖頭,表示完全不能理解。
你覺得這個小人真笨,你於是又畫了一張更詳細的圖給它看。
但小人很激動的說:「這明明不是垂直,大概是三十度度和六十度角吧。並且ABCD也根本不是正方形!」
你表示很無奈:「首先,ABCD是正方形,只是,你的世界是二維的,我只能畫成這個樣子,你將它稍微變形,就可以變成正方形了。還有,你可以暫時接受這一點嗎?有一條直線,同時垂直於a和b。」
「好的」小人說,「我是這個世界最聰明的人,我知道,如果接受一些假設,又沒有造成邏輯錯誤,將會打開一個新的思維世界,好的,我打算接受你那個垂直的假設。」
「好的」你很滿意,「我們繼續說,現在有4條線,我們關注其中相鄰的兩條線,比如b" 和c",我們可以在其中截取一個正方形。」
小人思考良久,最後抬起來來說:「我聽懂了。在另一個世界中,其中有兩條線 a" 和 b",在其中,我們當然可以做一個正方形了。」此時小人心中是這樣想的:
你目瞪口呆,但不管怎樣,小人算是想明白了。小人還想明白了,直線BC同時身處這兩個世界。
你繼續講解:只要是相鄰的兩條線,都能這樣確定一個正方形,這就有4個正方形了。
小人沉思起來,不久他說:「你的思維還真是跳躍呢,眨眼之間開闢4個新世界。不過,我總算是跟上你的思維了。」
其實你現在有點想要撞牆。因為你覺得你要講的下一件事情,小人絕對理解不了。本來你可以用一句話結束這堂課:現在我們只要把這個洞洞用一個正方形封上,就行了。
可是現在小人的思維導致現在他找不到洞口!
你仔細研究了小人給你的那個十字花樣子的示意圖,你告訴給了小人新的標註:
「看到了嗎,小人。A" B" C" D" 四個點,在你的圖上成了8個點。實際上他們是一個點。
小人陷入了長考,但他最終抬起頭來說。我明白了。他用很快的速度在圖上雕塑了幾筆:
然後他說:重點在於有的線條同時屬於兩個世界,比如AA" 就是同時屬於世界1和世界4的。
你知道,這是小人表示「兩個面相交與同一條線」的說法。於是你點點頭。
你告訴小人,將A"B"C"D"這個正方形蓋上去,就可以啦。
小人無法理解「蓋」,也無法理解「上」,不過,他最終覺得這是一個還算比較成功的教學。
同時,小人製作了最終教科書
你欣慰的點了點頭。
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時光荏苒,光陰如梭,很快,一個四維智慧生命想讓你理解四維立方體是怎麼回事。他的教程如下:
啊,顯然你看不懂。
於是他拿出了宇宙和平版超簡單教程:
最裡面的那個紅色立方體,就是你們熟悉的立方體,它有6個面,過每一個面作一個立方體垂直於這個面(其實就是先做4條直線垂直於這個面,然後截取單位長度),這樣我們會得到6個立方體。
這六個立方體的最外面的面,會構成一個立方體,補上這個立方體之後,就形成了最終的4維立方體。
如果你還不能明白這六個面會圍成一個立方體,那麼,你能看出來這三個點其實在四維空間中是一個點嗎?
你懂了嗎?
(省略了好多,大家去看維基百科Tesseract
還有Matrix67的博客
不同維度的對話:帶你進入四維世界
人類的局限性使得我們無法在大腦中構建出四維的空間和物體,但是可以了解一些有趣的現象?
開始,先介紹一下四維的一些奇怪現象;然後從二維模擬三維,我會說明,進入四維世界後的情景和奇怪的現象,解釋下我們在這個異世界能看到寫什麼;接著假設存在四維人,他們看我們的三維世界是什麼場景;最後幻想下,如果存在四維空間和二維時間——六維時空的神奇世界。
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四維世界的物體我們稱之為「超體」,超體有許多奇怪的特性。以邊長為1的超正方體為例,它的表面積是8立方米。估計有些人立馬要跳出來,表面積怎麼出現立方米了?事實是,對四維空間來說,三維的體只是一個面,四維超體的表面就是三維的。超正方體的表面(表面體)有「8個立方體(胞),24個面,32條線段,16個點」。更奇特的是,如果我們把超正方體的「表面」展開,如同我們把正方體表面展開成一張紙的情況,就成了圖1
同理,三維球的體積是(4/3)πr^3,但是四維球的「表面積」是2(π^2)r^3,也就是說,完美的四維球的表面是一個類似球體但絕對不是球體的玩意兒。
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現在我們先假設有一個二維世界的二維人——小二,他的世界是怎麼樣的呢?他用兩條腿就可以站立,而他的腳是線狀的,且處於同一條直線上。但是如果進入三維世界就不行了,他的腳這樣放,很難保持平衡,為了讓一個物體穩定立在三維世界中,我們最低需要3個不在同一條線上的點接觸表面,他的一條腿必須向第四維度彎曲,才能站穩。但是他不能動,一但動了,只有一隻腳在平面上,極其不穩定,需要增加接觸點,於是為了自由自在地行走在三維世界,小二不得不讓身體向第三維度彎曲,採用兩隻腳+一隻手在地面的「行走」姿勢。
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好了,下面我們來欣賞下人類進入四維世界的場景。前面我們說了,四維世界的表面是三維的,數學公式很容易就可以推出,為了穩定在四維世界中,一個物體最低需要4個不在同一平面的點接觸表面體,即兩條腿的我們只能站著不能動,一動就倒了,為了行走,必須將第三條腿向第四維度摺疊,接觸到表面體才能「行走」,情景請自行想像……
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當然了,為了讓大家能順利地站起來我們忽略了很多物理定律,挑最簡單的說。我們都知道粒子間有4種基本力「萬有引力、電磁相互作用力、弱相互作用力、強相互作用力」,根據科學研究,萬有引力本身就可能是多維間作用的力,沒什麼問題,但是其他三種力都是在三維中起作用的,進入四維空間後,力會在第四維起作用,於是力本身就大大地減弱了。要知道,粒子間的力是無比精緻而脆弱的,有一點點變化,粒子也就不存在了,也就是說,當你從三維進入四維時,構成你身體的原子會在瞬間分解,所有的原子都不存在了,你將遇到有史以來,最最徹底的灰飛煙滅,真正的渣都不剩一點。
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四維世界的場景我們說完了,下面是重頭戲,那就是,如果我們進去後還活著,我們看到的世界是什麼樣的?
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來,我們先把小二拉回來,看看他眼中的世界是怎麼樣的。在二維世界,他看到的不是一個面,而是一條線,可以是直線,也可以是「非直線」。如圖2
他可以左看到牆的邊界,即5號虛線,或者右看1234四條虛線的綜合線,然後在大腦中還原景象。然而,當他進入三維世界後回頭,卻並不能看清整個二維世界,因為他只能「看」到線,他像掃描一樣,每次看一條線,因此他只有從頭到尾看(掃描)無數次後,才把所有的線組合起來成為一幅二維畫。
大家都覺得我們的眼睛看到的是三維世界,但是這是錯誤的,我們眼睛看到的實際上是二維畫,是各個三維物體的表面,然後再由大腦加工轉成三維模型。於是,我們進入四維世界後,我們以上帝視角看著三維的地球,卻悲哀地發現依舊不能看清一切,我們擁有透視眼,但是,信息量過大,大腦沒辦法在同一時刻把所有畫面整合起來。
為了更形象一些,我們先暫時回到三維世界。拿一部手機出來,將其壓縮到極致,只留下薄薄的一層有個字的透明屏幕,同樣的再拿出1000部,每個屏幕都顯示著不一樣的字,將他們摞在一起。這樣,我們就構造了一個偽四維空間的三維物體X,所有的屏幕都亮著,我們似乎能看到每一層屏幕,可惜由於互相遮擋,一個字都看不清。好了,現在你把X拿到四維空間,剎那間,一切都明朗了,每一層手機發出的光線都能不受阻擋地到達我們的眼睛,我們看到了每一層手機全部的光,也就意味著所有的字我們都能看清了。可惜啊,大腦表示光線超標,信息過量無法構建空間,這時候有就有了兩種可能性,A大腦徹底罷工,我們看到了一切,卻由於大腦容量不足,造成過度堵塞,變成了完全的瞎子。B大腦啟動了分離程序,提取了某一層屏幕,看到了這個字,然後提取另一層屏幕,看到了另一個字,到最後,我們看到了所有的字(理論上有無數個字,我們將其忽略近似為每層都很薄,就看到了有限個字,只要夠薄,這對我們的理論就沒有影響)。恭喜,從現在起你就是擁有透視眼的二娃了,是不是很高興?想看什麼看什麼,完全不受束縛。很抱歉,你看不到,因為理論告訴我們,你每次只能看到一個面,一個標準二維的三維截面。當你看一個蘋果時,你不能看透表皮直達果肉,你每次只能看到蘋果的一個有果核有果肉的截面,把蘋果全部掃描一遍後,才能知道這是個蘋果。你熟悉的那個世界已然消失不見,到處都是標準的二維截面,而只有看了大量的截面後,你才有可能在腦中建立起所見物體的三維模型。
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上面是我們在四維觀察三維物體時的狀態,當我們去看四維物體的時候又會看到什麼呢?
你們人類的語言太貧乏了,我找不到合適的語言來形容,哪怕是類比都不行,下面鏈接的視頻,是不同形狀的四維超體穿越我們三維世界時留下的投影(截面),從6分50秒開始。這個系列的視頻,非常非常非常的有意思,強烈推薦大家去完整的看一遍。
[Dimensions][03]四維空間[上] 視頻
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看過四維超體的截面了,回到剛剛的問題,我們在四維空間看向四維物體時,看到了什麼?
答案是……與我們在三維空間看到的截面幾乎一樣。上文已經提到,我們眼睛看到的是二維畫面,且無法在第三維度上無限結合,而四維物體的表面是三維的,即我們看到的是四維物體的三維表面體的二維截面,並且由於局限性,我們看過大量投影后還是沒辦法把這些二維截面在第三維度結合起來,更不用說再把所有的完整三維體在第四維度結合起來了,四維超體對我們依舊是不可見的。
(類似於看三維物體時的AB一樣,看四維物體也有兩種可能情況,我們選取了B,即大腦會啟動分離程序獲得可用的光信息,而不會因為接受到過度的光罷工。)
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說完了超體,我們再拉出一個四維的人來,「超體小四」,看一看四維人眼中的世界。
小四首先看到了地球,他看到了我們這些螻蟻的表皮,更是由表及裡,看到了我們的肌肉、心臟、血管等等,不僅如此,8848米高的山峰,11000米深的海溝,深達地幔,最後直抵地心,這一切都是他「同時」看到的。隨著時間的推移,他看著整個地球,太陽,星系的演化,一切盡在眼前。
至於四維人眼中的四維世界,處於完全未知狀態,僅可由數學語言描述,我們略去。
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最後我們腦洞大開一下,小四是生活在四維空間+一維時間,即五維時空中,再加一個時間維度的話,我們來到了四維空間+二維時間的六維時空宇宙,假設存在一個「超時空小四」,他看向我們的地球,不僅看到了現在的地球,也從地心到地表,看到了過去的和將來的地球。實際上,他目睹了30億年後銀河系和仙女系的大碰撞,夠幸運的話還能看到50億年後太陽的終結,他看到了宇宙的開始,也見證了宇宙的終結,而這一切對他來說,都是在同一個時間同一地點發生的,這就叫做「上帝視角」。
推薦法國人做的視頻: 維度 數學漫步
分為兩步,
理解一個 n 維空間(或者成為流形更恰當些)
令n=1,2,...
建議題主看看這個視頻,如何理解四維空間及物體,講得簡潔明了並且插入了建模動畫,非常易於理解。[Dimensions][03]四維空間[上]
Dimensions 3 四維空間(下)
火宇宙理論是對暴漲論的一個挑戰,當然也是一個猜想,其實其後期的計算與暴漲理論的結果基本一致,但是能更好的解釋宇宙微波背景各向異性的問題。不過我並不認為這個理論符合奧卡姆剃刀原理,其在成因上給出了更複雜的圖景(多維宇宙中的兩塊能量膜的碰撞),這樣我們就要花更多的時間來討論更複雜的問題。
說道維度,其實不必糾纏在我們的感知,維度是人類發明的獨立參數,只是用來描述我們所處的時空連續,在數學上維度的基本含義是對象X基於前提A是n維。所以我同意這個觀點,維度是一個視角,只是用來進行方便的描述。如果你能用一維來完整闡述我們所處的時空,也沒問題。
我建議提主繼續思考,有成為民科的潛質
http://www.tudou.com/programs/view/P5Xf_5BXhFY/?resourceId=4030105_06_02_99
從一維空間到十二維空間介紹比較好的視頻
我覺得理解投影很重要,四維空間的物體,我都是將其投影到三維來理解。久而久之,我大腦中都能構建出一個四維物體繞某軸旋轉時在三維的投影的變化。
多維空間這個概念,也曾經困擾我,如果試圖通過我們生活的三維空間去理解四維或更高的n維度空間,其實是徒勞的。我們不妨用歸納法:
一維空間:
我們先達成這個共識:一維空間就是一條直線。好的!如果我們在這點上達成共識,那麼請你去找出媽媽的針線盒,把普通用於縫紉的白線拿出來擺在桌子上,拉直。
假設,你在這條線上抹上蜂蜜,這時候走來一隻螞蟻,它一下被美味吸引,就在這條線上爬啊爬,吃啊吃。注意,它只想在這條線上向前、或向後爬行,而不會走下線,爬到桌子上(因為桌子上沒有食物)。這時候,我們其實就構建了一個完美的一維空間。因為螞蟻只能在線上向前或向後,意味著這個一維空間里的物理量都只能想前或向後,包括光。
如果你接受如上論述,那麼我們可以定義一下這條線左邊為A點,右邊為B點。如果螞蟻從B點想A點邊移動邊吃蜂蜜,且它選擇不回頭,它肯定是離B越來越遠的。但是,如果我們把這條線在桌子上彎曲、翻折起來,讓B端壓在線上。注意,這時候B點和B所壓住的那一點重合而變成一個點了。這時候,螞蟻從B開始向A爬行,它會發現自己不一會兒又回到B點了。如果把螞蟻想像成光,那麼光從B點傳播出去,本來是指向A點的,結果不一會兒又回到B點了。
為什麼會這樣?因為一維空間(線,此例中的縫紉線)在二位空間(平面,此例中是桌面)中是可以摺疊的。
二維空間:
如果我們理解了上例,那麼我們就按照上例的思路去理解二維空間。首先,我們必須達成共識:二位空間是一個面,此例里,我們假設是「桌布」。一隻螞蟻,它只能在桌布「里」走動,對它來說,它可以去往這個桌布里的任何意思一個點。依舊假設桌布上有A點和B點,那麼如果螞蟻從B爬向A,那麼需要走n年。如果我們把桌布折起來,讓A點和B點重合,螞蟻從B到A,都不需要移動,因為B就是A。光也是一樣。按照道理,光從B傳到A(只能沿著桌布傳播,因為我們限定了是二位的),需要n年,但是如果翻折一下,光傳播的線路就會變短,這不就是時空穿越嗎?
為什麼會這樣?因為二位空間(面)在三維空間(我等凡夫俗子生活的這個世界)中是可以摺疊的。
補充一下:之所以是「桌面里」,是因為如果說「上」的話,很容易讓你把桌布理解為三維空間里的桌布;在三維空間看二位空間的「面」,是能分出正反的;而在二位空間看二位空間,這沒有正反之分。沒學莫比烏斯環還好,如果學了,很容易混淆,所以在此澄清。
三維空間:
如果我們理解了前兩個例子,我們就可以理解我們習以為常的三維空間了。其實三維空間很好理解。難的是把三維的觀念降維到一維和二維。如果你順利理解一維和二維,三維不在話下。
拿出我們家裡用的一根下水管,我們首先達成共識:它是三維的。注意,我們把這個管子想像成我們的宇宙。如果我們的地球在管子的B端,我們做宇宙飛船去A端,我們需要沿著管子走n年(時間長短要看飛船的航速和管子的長度)。現在我在管子中間剪開個口子C,我把我們起始的B端插進C里,奇蹟發生了!我們做了一次時空穿越!因為任何物理量(例如光)如果從B到C,都需要沿著管子走,但是當我們把B插入C,我們在瞬間就到達C點了,這使得我們去往A端的路程和時間都大大縮短,這不就是時空穿越嗎?
問題是:Seriously, make
it?
現在,我們需要歸納性的論述:在二維空間中,一維空間可以翻折,做時空穿越;在三維空間中,二位空間可以翻折,做時空穿越;那麼在四維空間中呢....?是的,在四維空間中三維空間可以翻折。而我們之所以不能翻折我們自己的三維空間,恰恰是因為我們根本跳不出自己生活的這個維度。就好像在縫紉線上爬行的螞蟻永遠走不到桌子上一樣。
還要補充一點:多維空間是數學概念,也是哲學概念,既然是概念,就意味著它是由人腦構建出來的,也很有可能在現實世界中根本找不到,但是這都不妨礙我們對它們的研究。如果學過線性代數,多維空間的意義已經不再是三維物理空間的延展,而只是類比的叫法,用於形象的說明目標變數的個數,便於我們批量處理浩繁的數據。
--------------------------------------------THE END------------------------------------------------
很簡單啦,空間是幾維,點的坐標就是幾個數。
比如二維空間的點的坐標是(x,y),三維的是(x,y,z)。這個x、y、z叫什麼都行,比如可以叫a1、a2、a3。那麼四維空間的點就可以是(a1,a2,a3,a4),到了n維呢,就是(a1,a2,a3,...,an)啦。別去試圖「想」別的維空間,想不出的,學學數學物理能讓你解脫不少;雖然你沒法確切的「感受」到他們是啥,但是從公式上你能了解他們很多,也就足夠了
從三體開始到星際穿越,多維宇宙的觀點最近比較盛行,而從量子力學一直到弦論,似乎也支持印證存在這個可能性。於是各種高維宇宙俯視低維宇宙的科幻層出不窮。於是逐漸產生一個疑問,如果超過我們的高維宇宙(4維及以上)真的存在,那麼按照正常的邏輯推理,我們應該也能找到一個低維(2維或1維)的世界才對,並且能夠輕易的俯視它們。我們可以拿出一張紙信誓旦旦的說,這就是一個二維的空間,如果有一個活在這個維度上的生命,它們是無法理解這個三維宇宙的。但是問題來了,我們從來也沒有能找出一個真正活在這個二維空間里的生命,這張紙上的二維空間也只是我們整個三維空間的一部分,並沒有形成一個真正獨立的二維宇宙。
從這個現象和推理來看,既然我們無法發現一個我們能夠發現的低緯度宇宙,那我們怎麼能夠斷定一定會有一個比我們目前3維更高的高維宇宙呢?是不是有點拗口?要是我沒寫明白,你就只能結合上下文多看幾遍了。
但是如果沒有更高維度的宇宙存在,那量子力學裡面的那個測不準的電子又到底是怎麼回事?為什麼他又能夠那麼靈巧的到處概率存在,隨時湮滅,隨時誕生,還能跨距糾纏,以我們的常識,怎麼想怎麼也應該存在更高的維度才能解釋這個現象啊。
好的,這兩天思考的結論來了。問題出在觀察和感知,人類觀察和感知宇宙的最底層手段就是光子了。考慮到光子的波粒二象性,所以我們能感知到的這個宇宙在宏觀上就是光子作為粒子特性丈量出來的三維空間宇宙,幾何形狀是我們能夠感知到的這個宇宙的根本。微觀上,波動就成了我們能夠感知的這個宇宙的最基本微觀物質狀態了。好的,這就是我們的三維宇宙,我們能夠感知的事物都符合這個感知媒介(光子)的丈量方法,我們感知的這個宇宙既不是二維的,也不是4維或者更高維度的,他就是3維的,獨立的、宏觀上以空間幾何為基礎、微觀上以波動為基礎的3維宇宙。它和其他維度的宇宙可能會因為微觀的底層構成有共享而相互影響,但在感知上沒有相交維度,除非兩個宇宙的感知媒介能夠相交或者相互識別,否則它和其他維度的宇宙不會在感知上相交。三體裡面出現的跨緯度進入的場景,只會在一個極其特殊的情況中發生:高緯度宇宙的感知媒介在感知功能上可以完全包含我們目前的感知媒介(光子)的感知功能,否則即使有高緯度或者低緯度的其他宇宙存在,但是它和我們的這個三維宇宙之間並不能相互感知。
這個理論假設基本可以和現在所有的物理規律相符,同時也就能夠解釋微觀電子的各種神狀態了。是的,電子和各種微粒子的各種神狀態的本質是它們在更底層或者更微觀的構成上光子已經探測不到了,光子探測不到的東西,其實已經不屬於光子作為感知媒介構成的三維宇宙的產物了。
用這個邏輯繼續推演,即使我們不能立刻發現一個不一樣維度的宇宙,但是我們一定能夠去假設一個其他不一樣的宇宙出來,並且在未來的某一天去實現、創造、或者利用感知媒介的相關性去進入這個宇宙。思而不學則殆,建議樓主學習泛函分析和高等代數
我隨便想出來一個四維的空間。 不知道對不對,給你說說哈:
我在紙上畫了一個立體圖形。
然後,因為這是一張紙,所以我把它鋪在桌子上,拿著1個棍子,垂直於紙,垂足於O,
這樣,X,Y,Z,棍,四個軸,兩兩垂直。便於想像吧
這個思考的出發點是,將三維降維在二維上,然後再在三維上建立一維。
我只是想想,應該是錯的,必須是錯的。只是提個自己的想法
關於你為啥覺得三維實際是一維說實話我沒看懂,但是我可以解釋為什麼感知不到更高的維度,並將設法對高維以及其它低維的世界情形作出描繪。
先想像一個一維世界,就是一條線,可能是直線也可能是曲線,甚至可以是一條閉合的弦。
現在升高緯度,但為了解釋問題,現在我要求這個維度是「封閉的」,或者你可以稱其為「蜷縮的」,對於之前的線條,加上這個維度後將變為一根管子,而弦則會變為一個麵包圈。
再次升高緯度,對於三維世界,討論兩個「延展維」,一個「蜷縮維」的情況,我們得到的是另一個三維世界,這可能會不易想像,但只需認為原來二維上的每個點都可以延伸出一個新的維度即可,當然,它是畫不出來的,但可以示意。
而真實世界的情況是(至少按弦理論學家所云是)除了我們可以感知的三個「延展維」外,其它有6個「蜷縮維」,它們的尺寸在普朗克長度的數量級,因此我們無法感知到。
6個「蜷縮維」是什麼樣的呢?兩名數學家élie Cartan和Masatake Kuranishi曾經構造過這種情況,即所謂「卡-丘空間」,以下是本人從《南方周末》上找到的示意圖。
那麼現在對於兩個「延展維」的情形討論加入6個「蜷縮維」後的樣子,即
對於三個「延展維」實際上是一樣的,只不過不好畫而已,如此我們得到了九維,再加上時間維,最終得到的是十維世界。
P.S.超弦理論算上超對稱後實際上是11維,在此不作討論。
P.P.S.有理論認為所謂三個「延展維」其實也可能是「蜷縮維」,只不過是尺寸太大了而已。
不知道大家玩過魔方沒有?
首先要理解高維度的事情我先引入一個概念:在低維度看來是瞬移的一件事在更高一個維度看來則是連續的。
零維:點(這個點並不實際存在,只是我們為了方便標示而起的)
一維:線(計量單位:長度),在零維的世界裡剛才那個點是被凍結的,他很孤獨,某一天它「看到了」另一個點,於是乎它使勁千方百計跳到了這另外一個點的位置那裡去(在它看來跨越了無盡空間),它挪動,無數個它的跳動產生了一個新的維度,一維。
在二維的角度去看它可能僅僅只是移動了一小步。
二維:面(計量單位:面積),無數個點形成的線漸漸也產生了意識,並且發現了它只能長高不能變寬。繼而它把自己的努力方向從變長上面轉移到變寬。終於有一次它成功了,也碰到了其他的線。形成了一個面。
在二維的世界裡相鄰的兩個點在一維世界裡是完全在不同世界的點。
三維:空間(計量單位:體積),無數的面形成一個新的維度,三維。這個維度同時也是我們所存在的維度。
從二維世界的角度看人,是一個個都被切片的狀態。在三維世界裡看二維世界就是扁平化的人(撲克)。
四維:狀態(計量單位:時間),某天一個三維生物睜了下眼睛 ,形成了一個新的維度,即時間。
我們是三維生物,但是我們生存在四維空間,沒有了時間這一因素我們每個人都是不能動的,也不會有思維。於是乎花開花謝,雲捲雲舒,繁榮與凋零並存的四維空間誕生了。
就像線和線段的關係,線是一個維度,線段只是這一維度中的存在物。我們現在所生存的時空也只是四維空間中的一小個片段。無數個片段形成了這個第四維度。
五維:不確定性(計量單位:可能性),這裡我借用一個假設:你剛經歷了一個痛苦的事,很痛苦想了結自己,於是乎採取了擲硬幣的方式來決策。正面生,反面亡。這時世界走向了兩種可能性,一個有你的世界,一個沒你的世界。無數個可能性下的四維空間構成了五維,也可以用黑客帝國等電影來理解。
但是這一維度的人們並不確定是否有另一同維度空間的存在,就像不同的三維生物在三維世界裡不確定是否存在另一個三維生物一樣(沒有時間我們只是一個個蠟像)。
這一維度下的人也將擁有穿梭時空的超能力,他可以隨意穿梭於任意時空。
六維:平行時空(計量單位:時空)。上一維度中的人擁有穿梭時空的能力,但是他們並不擁有回到原先那個時空的能力,因為一旦他穿梭了時空(無論過去或者未來,因為你能穿梭時空去未來,也會有未來的人穿梭時空回到過去,五維中的時空是相對的)就產生了改變(其實不穿梭也會改變,只是改變的範圍小,人們不曾注意)。
那麼在六維中,不同的平行時空的跳躍在當前維度看來只是一個連續的移動。
七維:大爆炸概念(計量單位:宇宙本源)。將上一維度產生的無數平行時空歸結為一個點,這個即是宇宙本源(六維宇宙在五維中沒有邊界,在這個維度中是有邊界的),在這個本源里發生了所有的一切。那麼在這一切之外呢,於是另一個宇宙本源理論誕生了。我們假設宇宙是最大的包容體,這些宇宙本源構成了一個個異宇宙。
八維:蟲洞概念(計量單位:蟲洞空間)上一維度中每個宇宙是互不相通的。在八維空間中,各個宇宙將通過蟲洞連接。蟲洞可以連接任意宇宙下的平行空間,在八維空間看來這些宇宙下的時空是極其連續的,可隨意抵達。再上面的維度理解不了了
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