答案:四維空間在數學中真實存在,被用於解析數學模型,但物理學上的高維空間從未被證實。
維度這個詞最早是在數學的空間幾何中使用的。在數學領域,n維空間表示一個空間,其中n條垂直線可以穿過空間中的某一點。例如,在三維空間中,三條相互垂直的直線可以通過某一點,即空間直角坐標系。
下圖是一個四維立方體。四維空間中每一點相連的四條直線相互垂直。在我們的三維空間中看到的四維立方體是一個示意圖,它是四維立方體在三維空間中的投影。它不是垂直的。
數學高維空間用向量表示,三維空間(x,y,z),高維(x,y,z,a,B,C,…)。
物理中的高維空間是我們經常討論的另一個空間領域。根據超弦理論,我們生活的世界是由10維空間和時間組成的。這10個維度中有三個是在大爆炸之後發展起來的。三個維度是長、寬和高,這就是我們現在看到的世界。其他七個維度都是在普朗克尺度上捲曲的。這個尺度是微量子尺度,它的大小是10的負35次方,它超越了時空的存在。生活在宏觀世界中的人是無法檢驗的,被認為是超然的。到目前為止,超弦理論只是一個尚未被證明的猜想。
超弦理論還認為,在我們生活的世界上沒有真正的粒子。所有的粒子都是由一個叫做弦的能量環在高維空間中的振蕩形成的。對於超弦理論中的四維、五維到十維空間,都是為了理論的自洽性而提出的。只有在10維時空條件下,四種基本力才能合理存在,才能避免量子力學與廣義相對論結合時遇到的重整化問題。
維度本身就是探索世界的工具。人類進入四維空間都是基於超弦理論的邏輯演繹,這是科學無法證實的。如果弦論推導出的高維空間真的存在,人類進入後會發生什麼?
三維空間就是我們現在生活的空間。它是一個立方空間,具有長、寬和高的概念。在這個空間裡,人類無法參與其他維度。每個維度都有自己的規則。任何維度都是不可跨越的,甚至無法想像其他維度的存在形式。因此,在三維空間中推導出的其他維度都是在三維空間中對知識的詮釋。三維空間加上時間就是四維時空。可以說人類生活在三維空間或四維時空中。
這裡舉例一下知名科幻小說家劉慈欣的成名小說《三體》,當中有一個涉及4維空間的劇情,說人們終於飛離三體的追殺,意外闖入神秘的4維空間,此時進入者在4維空間裡發現3維宇宙的一切事物變換都在他們眼裡,猶如「天眼」一般,能看到千萬事。
闖入者當知道4維空間的情況後,細思極恐,匆匆忙忙想拯救人類的方案,最終他們察覺4維空間裡的高智慧生物屬於矽基性命,因此找到辦法弄垮了4維空間,並且順利返回了自己的生存的3維世界。
從劉慈欣個人的角度,我們可以看到低維空間總是被高緯度空間所控制,我們可以在更高維度的世界裡隨意地審視我們現在的世界(3維空間),就像看書一樣,我們可以仰臥著看都行。
在外國的一部科幻片《星際穿越》裡面,我們也看到了其對高維度空間的理解,並且通過電影的手法展現出來,使得觀眾更立體的感受高緯度空間的存在。
如果人類在三維空間強行進入四維空間,其結果必然是死亡。就像三維空間一樣,如果將其簡化為二維空間,就相當於關閉了「高」維。那麼,把三維空間提升到四維空間,就等於打開了一個維度。我們的血細胞,即便再小的微粒都是以三維形態存在的,缺少一個維度支持肉體,就像克萊因瓶一樣,三維的人類將沒有內外之分,我們的器官、組織和液體將暴露在另一個維度。人類進入四維空間的結果是在四維空間中完全消失。
當然,目前這些都只是猜想,但不能否認的是,劉慈欣所寫的《三體》絕對是科幻界的裡程碑之作,它不僅僅是一本精彩的小說,同時也具備著很高的現實意義和參考價值。
三體》到底多有毒?被歐巴馬總統催更
憑藉《三體》,劉慈欣獲得了第73屆世界科幻大會頒發的雨果獎最佳長篇小說獎,為亞洲首次獲獎。
雨果獎的地位,相當於科幻藝術界的諾貝爾獎,而劉慈欣不僅是第一個獲得這個獎項的中國人,也是第一個獲此殊榮的亞洲人,被盛讚:「這個人單槍匹馬,把中國科幻文學提升到了世界級的水平!」
說他一個人單槍匹馬將中國科幻文學提升至世界級水平,一點也不誇張。
地產大佬潘石屹,有次向大劉請教《三體》第二部裡的黑暗森林法則,說自己整整看了三遍!
不過大劉淡定回復道:隨便看看就行,沒必要讀那麼多遍的。
歐巴馬在看完《三體Ⅰ》後,意猶未盡。但當時美國市場只有《三體Ⅰ》,那會兒他還是總統,就讓秘書發郵件給劉慈欣要第二三部。
結果劉慈欣以為是垃圾郵件,果斷給刪了……直到後來,美國外交部找到中國外交部協調此事,大劉才轟然醒悟,原來這事是真的!
以國家政府名義向作者催稿,歐巴馬當時對《三體》中毒頗深啊!
對了,在《流浪地球》中還有一個彩蛋,就是歐巴馬客串了一場。起初大家還以為是在網上找的畫面進行拼接的,結果竟然是真人出演。
也得益於歐巴馬、扎克伯格、潘石屹、馬化騰、雷軍等大佬的鼎力推薦,《三體》的銷量無論是國內外都高居科幻小說榜單前列,2015年已經超過 100 萬冊。
但劉慈欣堅持作家應該隱藏在作品後面,所以很少離開自己生活的小城陽泉,連得了「雨果獎」都沒去頒獎現場。生活上更是簡單至極,上班工作,下班寫小說、帶女兒,偶爾在科幻論壇裡和網友吹水。他一直對外堅稱:「我只是個普通人。」
唯一的特別之處是,他堅持每天晨跑 10 公裡,因為希望 30 年以後,自己還有機會可以上太空。
但就是這麼一個無比「普通」的人,卻寫出了帶著地球在宇宙流浪 2500 年這麼浪漫的描寫,寫出了一個又一個浩瀚的宇宙。
教育部今年首次向全國中小學生官宣了課外書單,來自國家教材委、高校、中小學校的110多人專家團隊,從古今中外浩如煙海的圖書中精選了300本,引導學生們讀好書、讀經典。其中,就有劉慈欣的小說《三體》。
對於還沒有看過《三體》的朋友,強烈推薦這套書,大人和孩子皆宜,值得反覆品讀,不需要理科基礎也能看懂。
《三體》共3本,分別是:《三體I》——地球往事、《三體II》—— 黑暗森林、《三體III》—— 死神永生,一部比一部好看。
尤其是第三部《三體—死神永生》,絕對算得上是一篇大手筆,它將整個地球,整個銀河系,展現在宇宙的大背景下,真正觸發靈魂深處對於人性的思考。
還沒有看過《三體》的朋友們,我強烈推薦大家去看一下,它不僅可以給你帶來閱讀的震撼,更會引發對人性的深層次思考,對你的價值觀會有所啟迪。
劉慈欣把我們帶到一個嶄新的世界,這個世界是中國的文字從未創造過的一個恢弘而邏輯自洽的世界。在這個世界裡,地球如海中一片樹葉,微不足道,朝不保夕。
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