現實世界是三維的,這似乎是一個最普通不過的常識了。但我要告訴大家的是,這個常識是錯誤的。事實上,現實的世界是四維的。為什麼呢?
維度的概念源自於數學。比如,為了度量某一直線上的任意一點的相對位置或任意兩點之間的距離,我們就需要選取一個參照系。這個參照系以該直線上的某一點做為原點,以該直線為作標軸。在數學上,從原點出發,引一條直線為坐標軸的坐標系就稱為一維坐標系。能夠用一維坐標系進行度量的空間就是一維空間。理想的直線就是一維空間的代表。實際上一維空間在現實世界裡是不存在,那只是數學裡抽象的觀念。直線和圓是一維空間的原型。
當我們試圖定義平面上任意一點的位置,或者試圖度量平面上任意兩點之間的距離時,我們就會發現僅僅依靠從原點出發的一條直線構成的坐標系是無法實現目標的。我們還需要在一維坐標系上引入一條從原點出發並且與原坐標軸相垂直的直線來做另一條坐標軸,這樣就形成了由原點出發互相垂直的兩條坐標軸組成的坐標系,數學上稱之為二維坐標系。由二維坐標系度量的空間就是二維空間。理想的平面和球面是二維空間的原型。現實世界裡也並不真實存在二維空間,它也形成於數學或幾何學的抽象。
我們都知道,現實世界中的物體都是立體的,不僅有長度、寬度還有厚度。比如,一個文具盒,我們度量它就需要長度、寬度、高度三個維度。於是在立體的空間中我們定義任意一個點的位置,或者測量立體空間中仼意兩點之間的距離時,我們就需要一個由原點出發相互垂直的三條坐標軸所組成的坐標系。這樣的坐標系在數學上被稱為三維坐標。三維坐標系用於度量和描述三維立體的空間,但是它是否是描述現實空間最佳的坐標系呢?
很顯然,我們眼前的文具盒,具有長、寬、高三個尺度,我將它想像為一個理想的長方體,同時在我的頭腦中想像一個三維坐標系。我將文具盒的一個角放置在該三維坐標系的原點上,並使它的三條邊分別與坐標系的三條坐標軸重合,由此我就可以度量文具盒的長、寬、高的三個尺度。難道這樣就可以得出結論說我眼前的文具盒是一個三維物體嗎?
其實,並非如此。因為還有一個非常重要現象不能忽視,文具盒我今天能看到它,明天也能看到它,我將它放在書面裡,它就時刻伴隨我。也就是說它是一個佔據時間或表現為時間的三維立體物。為了描述一個存在著的文具盒,三維坐標系是不夠的,我還需要引入另外一個維度,即時間。設想,文具盒不佔據時間,或它在時間軸上表現為零,那麼我們將無法感知它的存在,也就意味著它並不存在。所以,任何存在都將表現為三維立體物與時間,不佔據時間或者在時間軸為零的三維立體物是不存在的。所以三維坐標系與三維空間同樣都是數學抽象,現實世界中並沒有它們的對應物。
因為任何現實的存在物都將表現為時間和空間,為了度量任一現實存在,我們不僅需要一個數學上的三維坐標系,還必須要在這個坐標系上引入時間軸,這其實就是數學上的四維坐標系。在現實的自然界中不存在不佔據時間的客體。文具盒作為三維立體存在物,如果不佔據時間,就等於非存在。存在就意味著佔據著四個維度的坐標系。所以描述物理存在,我們需要四個維度的坐標系,而不是三個維度。這是我們稱現實世界是四維實在的原因。純粹的三維空間、三維物體只存在於推理中,我們人類幾乎都不能想像不佔據時間的三維存在物的存在,想像本身也要表現為時間。畫在紙上的立方體,因為它與紙張一樣佔據了時間所以才能被我認知和體驗。
所以,所謂的一維空間、二維空間、三維空間都源自於數學和幾何學上的抽象和推理,在現實世界裡並沒有它們的對應物。客觀的現實的自然界或存在物是四維的。四維以上的空間也是出自推理,沒有客觀實性。不存在四維以下的空間,也不存在四維以上的空間。現實世界是四維的,並不是我們常識裡的三維。