宇宙中的第四維度是什麼?它就是《星際穿越》中的超立方體!

2020-12-06 電影玩家張小帥

最近《流浪地球》的大火,相信它已經成為了中國科幻的一個符號,在科幻片大火的時代,很多網友拿美國的電影來作對比,這就讓我聯想到了一部美國科幻大片《星際穿越》,這部歷時兩個多小時的電影全程毫無尿點,每一分鐘都在給觀眾科普天文學知識和物理知識,是一部非常「硬」的電影。這部電影中有一個情節,就是太空人庫伯駕駛飛船飛入卡岡圖雅大黑洞發生的過程。

庫伯駕駛飛船划過黑洞的事件視界,在它的邊界上徘徊,不一會兒,他就被吸進了黑洞中,在一片漆黑的電光中摩擦著前行,不知過了多久,他終於從黑洞中逃出來,映入眼帘的卻不是宇宙的另一端,而是一個個由正方體組成的超立方體空間,每一個空間都是他的女兒墨菲的房間,從墨菲出生到墨菲老去,一層層一排排的空間,像一個攝像頭一樣,同時上演著他女兒每天的生活場景。

那麼首先有一個問題,進入黑洞真的能看到這些超立方體嗎?其實,電影中的超立方體是由高維度生命的幫助下搭建的一個時空連續體,它貫穿著過去、現在和未來。這個時空連續體,也就是四維時空。那我們怎麼解釋四維時空呢?不知道大家有沒有看過《天才在左,瘋子在右》這本小說,這本小說中有一節說到了「四維蟲子」的概念。高維度的生命看我們就像看一條條蠕動的蟲子,為什麼這麼說呢?因為,你可以想一下,從人類世界的上方,往下看,人每一個時刻都在一個不不同的地方,這樣把人的一生沿著時間軸貫穿起來,這樣看來,高維度生命就會看到人是一個很長很長的蟲子狀生物,慢慢的向前蠕動,就像我們看蚯蚓那樣。

我覺得這個想法非常有意思,它在一定程度上允許了四維時空的存在,也構想了一種人類在四維空間中非常奇妙的一種狀態。說到這裡,大家眼中的三維可能是長、寬、高,或許大家還不知道,早在幾個世紀前,牛頓等物理學家對物理學三維的定義早就不是這樣了。

物理學三維指的是長度(長寬高容積等)、數量(質量個數次數等)、溫度(熱量電能電阻率等),前三個是牛頓本人總結,還有一個第維是愛因斯坦補充的,即時間(比熱容速度功率等)。這也看來,大家也許對四維有了新的認識。這樣來說,電影中的庫伯在一排排房子間來回遊走時的場景,就像高維度生命看我們人類在三維世界的生活一樣,像很多個數不盡的影分身同時在工作、學習、睡覺,一眼便看透了我們從出生到死亡的所有事件,聽起來感覺非常不可思議。

四維時空連續體

話又說回來,在《星際穿越》中,太空人看到的超立方體正是四維時空。它從物理學維度上講,符合物理學長度、溫度、數量、時間的定義。而太空人庫伯,在這些數不盡的超立方體之間來回穿梭,也能夠證明,這個時空連續體是不受時間單向流的束縛的,換句話說,它跳出了三維空間的局限性,跳到了四維時空!

四維時空模型:超立方體

不知道大家怎麼看待四維時空這個概念呢?歡迎大家在評論下方留言,一起討論吧!

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