哆啦A夢是許多網友的童年記憶,很多人都嚮往哆啦A夢能夠穿越到過去和未來的時光機,以及神奇的「四次元口袋」(也叫百寶袋)。可以毫不誇張地說,許多人接觸四維空間這個概念就是從哆啦A夢的「四次元口袋」開始的。那麼漫畫中哆啦A夢使用的「四次元口袋」和時光機是否真實存在呢?這一期草葉君就來和大家聊一聊四維空間!
看過哆啦A夢的網友一定對它的「百寶袋」和時光機特別感興趣。那麼四維口袋和時光機現實中有實現(存在)的可能嗎?答案是肯定的。大家一定很好奇,如果存在四維空間,人類在四維空間的生活會是怎樣?
首先,想要理解四維空間的話,咱們要先了解其他維度才行,首先是零維度。
零維度,也就是無限小的一個點,它幾乎不佔用任何的空間,或者說,零維度只是一個概念,只是被想像出來沒有時間、空間、質量、大小的一個「點」,即是沒有任何維度。
一維空間,則是一條線。你可以想像把零維空間的這個「點」向兩側展開,就成了一條直線,這就是「一維空間」。在一維空間中只存在「長度」這個概念,生活在一維空間的生物只能朝著一個方向運動,不是向左就是向右。
二維空間,就是在一維空間這條「直線」的基礎加上一條垂直線,也就是說,如果一維空間代表的是「長」,那麼二維空間就同時擁有了「長」和「寬」,就像一張紙一樣,二維空間就是一個「面」。生活在二維空間的生物除了可以前後移動,還可以左右移動。
三維空間,也就是我們人類生活的空間,即是在只有「長」和「寬」的二維空間基礎上增加了「高」這個維度。我們生活的世界中任何物體都有三種度量,即「長、寬、高」,存在三維世界中的生物可以「左右、前後以及上下移動」。長度、寬度、厚度,構成了我們所在的三維世界,三維空間的生物存在著質量。
在簡單了解以上知識之後,小夥伴們應該明白了,以此類推「四維空間」既是在三維空間的基礎上「再添加一條垂直線」?這條「垂直線」是不是讓你感覺無從下手?如果你覺得四維空間無法想像或者難以理解就對了,因為人類是三維空間的生物,咱們的想像力受限於「維度」,就像擁有二維視覺的螞蟻無法覺察到人類這個三維生物的存在一樣,它的視覺只能理解「點」、「線」、「面」。只存在「長度」和「寬度」的二維世界生物,是無法理解擁有「厚度」的三維空間生物,同理,三維世界的我們,也無法理解和想像四維空間。
為了保持這篇文章的趣味性,咱們不會去深入討論四維空間的具象,你只需要記住一個簡單的規律:在「點」(零維度)的基礎上朝兩個方向無限疊加,形成了一維空間(線);把無限個一維空間(線)朝著「寬度」這個方向(維度)疊加,形成了二維空間(面);在二維空間(面)的基礎上,把無限個「面」(二維空間)朝著「厚度」(高)這條垂直線無限疊加,形成了三維空間。以此類推,在擁有「長、寬、高」的三維空間的基礎上,增加一條「垂直線」,就形成了四維空間。那麼四維空間以怎樣的方式存在?如果我們進入到四維空間又會是什麼模樣?四維空間中的生活與三維空間又有怎樣的區別?別急,下面就讓我們進入今天的正題---四維空間裡的我們!
大家應該發現每增加一個維度,更高維度空間中的生物就會變得更加複雜,比如二維空間裡的生物可以理解為「紙片人」,無法想像三維空間裡擁有質量、體積的我們。那麼四維空間相比我們三維空間增加了「什麼維度」呢?這個維度就是「時空」!
愛因斯坦在《廣義相對論》和《狹義相對論》中所提及「四維時空」概念。根據愛因斯坦的觀點,我們所處的宇宙是由時間和空間構成,所謂「時空」,就是在空間的架構上比普通三維空間的「長、寬、高」三條軸的基礎上,又增加了一條「時間軸」,就形成了「四維空間」!這條「時間軸」正是三維空間往四維空間發展需要的那條「垂直線」。
科學家們認為三維空間其實並不存在「時間」,只有達到四維空間時,才有時間這個概念。簡單來說就是三維空間就像播放一部電影,但是沒有暫停、後退和快進,我們就像被播放的電影一般,只能按著故事情節展開;但四維空間就高級多了!如果我們進入到四維空間之中,你會發現自己生活在一個「球形」的世界,沒有原點也沒有終點,是一個無限的循環,並且四維空間的生物不存在質量、體積,這是不是讓你想到了靈魂?沒錯,有科學家認為四維空間的生物就是「靈魂般」的存在。
當人類如果進入到四維空間,除了會失去肉體變成「虛無」之外,還會擁有許多「超能力」。比如,你平常一個口袋只能夠裝同等體積的物體,但是在四維空間中,你的褲包可以成為一個倉庫。三維世界的人類回家需要掏鑰匙開鎖、打開門進入、再關閉;但四維世界中的「人類」只需要想一下要去哪裡,立刻就能夠完成瞬移,它們要去一個地方不會像三維世界的人類需要開門、繞行之類,而是選擇最快捷的直接「穿牆」方式(假如四維世界存在牆壁的話)。
還有最為神奇的,如果在三維世界你到公司發現遲到了10分鐘,那就是既定事實,無法更改;但是在四維世界裡,時間軸的存在讓「回到過去」成為可能。愛因斯坦將四維宇宙稱之為「時空世界」,在這裡過去、現在和未來都同時存在,四維世界的「人類」存在於他生命的每分每秒之中,也就是說,理論上四維空間的生物不存在「上班遲到」。
如果你看過電影《星際穿越》就能更好理解四維空間,當有體積和質量的三維空間被摺疊起來無限疊加之後,四維空間中的一切就像排列有序的幻燈片,或者像一部完整並且可以隨意停止、前進、後退的電影,你想要回到哪一個時間點都可以,四維生物就擁有這個權利!
是不是很神奇?哆啦A夢裡的四維世界存在性很高!看到這裡你是否明白了維度之間的巨大差距,二維世界的生物就像「紙片人」,三維世界就是我們人類生活的世界,四維世界就是我們無法逾越的鴻溝,只有高維度生物能夠觀察到低維度的生物,所以如果真的存在四維世界,或許只有四維生物能夠看到我們人類,我們人類卻無法覺察到它們的存在,也無法想像它們生存世界的具象。所以那些我們偶爾觀測到的「外星人」、「靈魂」,它們或許就是四維空間的生物?