思考高維度空間是否存在時,不妨反過來想想,它們沒有理由不存在

2020-12-05 科學信仰

高維度空間是否存在?這是一個有趣的問題。其實對於高維度都空間的存在性持有懷疑也是一件很正常的事情,因為我們沒有人見過高維度的空間,甚至於我們根本無法想像高維度空間是一個什麼樣子的存在。人們總是對不能親見的事情表示懷疑,所以甚至於有人懷疑第四維的時間是否是真實存在的。高維度空間是否存在?正向思考這個問題會陷入無解的尷尬,所以我們不妨反過來想想,高維度空間有什麼理由不存在呢?想想愛因斯坦曾經說過的那句話「方程式是永恆的」,那麼就讓我們從方程式開始。

你會發現,愛因斯坦的方程式可以適用於所有維度的空間,既然愛因斯坦的方程在所有維度的空間都有效,那麼這些空間理應存在,或者說至少在理論上它們具備了存在的可能性。相反,你倒是找不到高維度空間不存在的證據。那麼,既然高維度空間是存在的,那麼我們為什麼沒有見過它呢?甚至於無法想像它的樣子呢?這是因為在低維度空間,你很難去理解高維度空間的樣子,就好比如果二維平面上的圖畫有思考能力,它們也無法想像二維世界之外的三維時間是什麼樣子,因為三維世界的構成方式與二維世界截然不同。

當然,更高維度的空間難以理解,並不等於無法理解,只是我們需要跳出固有的思維定式,以一種全新的思考方式來思考維度。我們之所以無法理解高維度空間,是因為我們一直以來都以「圖畫」的思考方式來思考高維度空間,總想弄清楚高維度空間的外貌特徵,而這是很難的。況且並不一定所有的維度都是由低維度疊加而成的。我們只知道線可以疊加成面,而平面又可以疊加成立體空間,所以我們就理所當然認為五維空間、六維空間等等也都是如此疊加的,但事實上可能並不一定是這樣,這讓我想起了一個中國的傳統故事。

說一個人學習寫字,第一天學寫一,第二天學寫二,低三天學寫三,第四天不來了,他自以為明白了所有的字都是疊加而成的。於是有一天別人求他寫信,收信人的名字叫做萬百千,於是他開始畫橫,用了幾十頁紙,還沒有把對方的名字寫完。殊不知,從四開始就不是橫的疊加了。而維度可能也是如此,高維度並不總是由低維度以某種形式疊加而成。我們也不能期望一次性了解高維度空間的全貌。因為讓我們想一想,即使是在我們的三維空間中,我們也從沒有真正看過一個物體的全貌。讓我們舉個例子。

比如我們面前有一把椅子,我們只看到了椅子的正面,換一個位置,我們看到了椅子的側面,將椅子舉起來,我們看到了椅子的下面。實際上我們從沒有看過一個立體圖形,我們只是將看到的所有二維畫面在腦子裡組合了起來,於是乎我們知道了三維空間的樣子。而理解高維度空間也應如此,逐面認知,再進行組合。上面說,我們不能夠從「圖畫」的角度去思考和理解高維度空間,那麼我們應該怎麼做呢?用數學,記得上面說過的嗎?方程式是永恆的。當然,這些思考並不一定都是對的,但卻是我們認知更高維度的有益思路。你是否明白?是否認同呢?

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    所謂多維空間應該是指超過三維的空間,目前我們觀測到的時空是長、寬、高組成的。三維空間加上時間維度組成的空間叫閔可夫斯基空間,並不是真正的多維空間。圖:光錐根據幾何學知識可知,一維空間就是一條線;二維空間是一個面,可過一點做兩條相互垂直的直線;三維空間可以過一點做三條相互垂直的直線即:長、寬、高;四維空間可以做四條相互垂直的直線……根據上面的定義可以得到下圖
  • 多維空間存在嗎?它們是什麼樣子?
    ,目前我們觀測到的時空是長、寬、高組成的。三維空間加上時間維度組成的空間叫閔可夫斯基空間,並不是真正的多維空間。 我們不妨從二維空間說起,如果二維空間的生物要將寶物放入保險柜裡,只需要把寶物放入一個四面封閉的平面內(方框)。但作為三維空間的人類可以輕鬆的從第三維進入這個方框,拿走寶物。四維空間的生物也可以從更高緯度進入人類的保險柜裡拿走寶物。
  • 宇宙中存在多個維度,如果人類誤入高維度,會發生什麼?
    談到多維時空,很多人都會感到頭暈目眩,因為,一直以來,大家都認為,自己所處的時空是一種,但是實際上,即使是我們所處的世界,也被分成了多個維度,只是我們不知道,那麼我們的世界又分成了幾個維度?回答是0維,1維,2維,在0-1維空間中,暫時沒有發現有生命的存在,而2維空間中存在有生命的存在,這就是我們常說的蟲蟻,為什麼說它們是二維生命?
  • 如果四維空間真實存在,當人進入高維度會發生什麼?
    四維空間僅僅出現在某些理論的數學計算中,那只是方便將問題簡化而引入的第三方模型而已。不管是量子力學和相對論都默認宇宙是三維空間結構的。M理論之所以認為宇宙是11維,那只是在解決某些問題不得不引入高維度,這樣才能使理論自洽。拋開現實,如果真的存在四維空間。
  • 黎曼幾何證明高維空間存在,低到高維度只能夠通過想像達成
    我們人類生活在三維空間裡,在紙上一般繪製的是二維空間,而二維空間則是螞蟻眼中的世界。由於體會不到四維空間的結構特徵,因此無法想像比三維空間更加高維度的空間,而且裡面的生命又是怎麼生存的呢?說到維度,這就涉及到了數學問題,數學中點不存在維度,不過點動成線,線動成面,面動成體,這是普遍規律。一個物體一般都有長寬高三個維度,因此呈現出三維立體圖形。高維度的物體是由低維度物體構成,因此越高維度,結構越是複雜。我們認識的幾何圖形當中,多是比較規則符合常理的,比如長方體,正方體,計算體積都非常容易。
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    了解了什麼是四維後,我們來討論一下四維空間到底存不存在,首先對於前者——四維時空,即時間線可以被隨意滑動的一個空間。對於這個問題,無論我們怎麼演變,都無法避開時間穿越的邏輯,因為我們是超脫於自身的時空狀況去影響一個過去發生或者將來發生的事實,但是我們在宇宙中始終受到時間和空間的影響,一直未能找到時空穿梭的大門,或許根本就不存在這樣一個大門,因為這些本來就是人類的妄想。
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  • 欲上職場高維度 先需思考高維度
    文、圖/廣州日報全媒體記者孫珺 (除署名外)運用「元思維」實現高維度思考細谷功,畢業於東京大學工學部。曾就職於東芝公司,後來進入商業諮詢領域,供職於安永等世界級諮詢公司,之後成為世界500強NTT電信集團旗下高端諮詢公司QUNIE公司的董事總經理和高級顧問,提倡發現和解決問題的高維度思考法。著有《地頭力:從結果出發解決問題》《高維度思考法:如何從解決問題進化到發現問題》等作品。
  • 四維空間是否真實存在,人如果進入四維空間,將會發生什麼?
    一維空間本身就是一條線,所以在空間中只能夠畫出一條直線,因此稱為一維。二維空間是一個平面,在一個平面上我們能夠畫出兩條相互垂直的直線,而在三維空間之中,我們可以畫出三條直線相互垂直,也就是我們所說的長寬高,三維空間是立體的。那麼在三維空間之上是否存在著更高維度的空間呢?超弦理論認為高維空間是存在的,而且擁有十個維度。