為什麼人類想像不出四維空間呢?一個假設說明目前的難點和意義

2021-01-09 娛樂小基站

首先來談談相對簡單的事情,例如,成為一名優秀的職業棋手需要具備哪些素質。要想成為一名優秀的職業棋手,最重要的能力之一,就是有很強的能力來處理平面上的圖形變化,儘管中國象棋、西洋棋和圍棋的棋子都是立體的,但這些棋類遊戲的本質,都是平面上的遊戲。能不能算一個二維平面的遊戲,有多少人能玩得好?

真正的三維西洋棋,但是沒有人願意下這樣的棋,這對人類大腦來說太難了。但是別灰心,因為我們的大腦,根本就不是用來下棋的。大腦是為了生存和繁衍而產生的。棋類這類事以前都是吃飽了才玩的,與生存繁衍無關。

儘管,人類生活在三維空間裡,但我們並不能真正掌握三維空間。例如,在機械工程中,為了真正理解和製造三維物體,我們需要將其分解為二維物體。這就是一個著名的機械製圖三視圖原理,它把三維的物體,投射到三個平面上,然後分解為二維的物體,這就是著名的三視圖(俯視圖,正視圖,側視圖)。那是一種符合人類能力的理解。

在視網膜上所投影的三維物體形成了一個二維投影。還是一幅上下顛倒的圖像,但問題不大,大腦會自動糾正。

我們左右雙眼基本處於同一平面,這就需要有良好的立體視覺。因此,左眼和右眼所看到的影像會有微小的差別,大腦會將左右兩幅圖像疊在一起,從而感知立體圖像。很久以前就有一種簡陋的立體照片,它是利用這一原理得到的,分別拍攝兩張照片,你在觀看的時候,把這兩張照片合為一會產生立體的幻象。

在畫面左右搖晃時,是否感覺到畫面上的金字塔多了一種立體感?

弄明白了這一點,歷史上很早就有製作3D電影的人,但當時技術條件有限,3D電影熱鬧了一陣子就煙消雲散了,直到3D阿凡達的出現,那種精巧的3D影像才真正被觀眾接受。此後,每年都會出現一批3D大片。

事實上,通過電腦的處理,一些畫家能夠在平面上畫出極其逼真的虛擬三維物體,這充分證明,我們大腦所感知的三維立體圖像,其實不過是一種幻覺。

比利時畫家本海因的鉛筆畫令人印象深刻。儘管我們無法直接在大腦中模擬出四維物體,這僅僅是因為我們的大腦壓根不需要想像一些根本不存在的東西,但是自從我們發明了數學和幾何,我們就有了分解任意維度的非凡能力,並且我們能夠將困難的問題簡化。

因為人可以在二維平面上創造三維的影像。這樣,四維生命就可以通過把四維物體投射到三維空間而產生四維幻覺,這裡我們假設他們的視網膜是三維的,他們所看的實際上也是四維物體的三維投影,然後在他們的四維大腦裡,合成一個假的四維圖像。

儘管卡拉比提出了這個猜想,但他自己並沒有證明,最終由中國數學家丘成桐證明了這樣一個特殊的空間在數學上是可以存在的,而且它至少有六個維度,即六維空間。

雖然實際上我們還無法實現,但是不妨礙我們對未來的設想。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,這時候進入者在四維空間裡發現三維空間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。

在了解了四維空間的情況後,入侵者進行了深入思考,試圖找到一條拯救人類的途徑。最後,他們意識到四維空間中的高智能生物屬於矽基生命。最後,他們找到了摧毀四維空間的方法,成功地回到了自己的三維世界。

在國外的一部科幻電影《星際穿越》中,我們也看到了它對高維空間的理解,並通過電影手法表現出來,讓觀眾感受到高緯度空間的存在更加立體。

劉慈欣還認為,在進入四維空間之後,我們將掌握時間,因此壽命的長短將掌握在我們自己手中,數千年來多少帝王企望的長生不老或將實現。

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。

正是這些顛覆的新概念,挑戰人類想像力極限的思想實驗,《三體》的鐵桿粉絲中不僅有雷軍,還有馬雲、馬化騰,甚至曾經的美國總統歐巴馬。

歐巴馬尤其喜歡劉慈欣的《三體》。曾在讀完第二部《三體》後,讓白宮工作人員發郵件給劉慈欣催更,喜劇的是劉慈欣以為是有人搗蛋,把郵件當作垃圾屏蔽了,直到後來白宮通過官方渠道聯繫上他,他才知道真的是白宮發來的郵件。

歐巴馬不僅催更,當他以私人名義來訪中國的時候,別人都是給單價30萬的錢求能與他合影,他卻點名要見劉慈欣。

《三體》不僅科幻方面的概念設計做得好,人文哲學的思考也貫穿其中,小說中很多經典的話,初讀時簡直是振聾發聵:

失去人性,失去很多,失去獸性,失去一切。

給歲月以文明,而不是給文明歲月,給時光以生命,而不是給生命以時光。

弱小和無知,不是生存的障礙,傲慢才是。

《三體》一共有三部,《地球往事》、《黑暗森林》、《死神永生》,筆者最愛第二部與第三部,初讀時簡直興奮到停不下來。即使晚上睡覺時,滿腦子也都是宏偉飄渺的宇宙,新奇的科幻概念,巧妙的故事構思。

最讓筆者震驚的是第三部中,被三體人截獲後「復活」的雲天明,寫給人類的3個童話故事。

童話裡藏著地球文明獲救的方法,但初讀第一遍不到結尾你根本不知道答案是什麼。最後跟著作者的筆伐,一點點解開謎底的時候,有種看偵探小說爽到爆的感覺。

但凡看過這三個故事的人,沒有不佩服劉慈欣的。

日本文化界世界頂級遊戲製作人,讀完《三體》後,不吝言詞的稱讚它為「超級不可能」小說:

在普遍性、娛樂性、文學性這『三體』重力絕妙平衡的拉格朗日點上誕生的、奇蹟性的『超級不可能科幻小說』!

因此,我想給沒看過《三體》的朋友隆重推薦這本書,它確實值得一讀。

有人擔心科幻中的物理概念會不會看不懂導致影響閱讀體驗。其實完全不用擔憂這個,我是物理學外行,依然能輕鬆讀懂,我剛上初中的侄子在閱讀的時候也毫無壓力。

馬上聖誕節、元旦節都要到了,送自己、朋友、親人禮物時,強烈建議送這套科幻盛宴。

相關焦點

  • 人類作為高級生物,為什麼人類想像不出四維的空間?
    人類作為高級生物,為什麼人類想像不出四維的空間?就是因為我們是三維空間物種,所以想像不出所謂的四維空間。又或者所謂的四維空間根本不存在!我們通常所說的維度應該是這樣的,零維就是一個點,一維是走無數點組成的線,二維是由無數線組成的面,三維是由無數面組成的體,包括長寬高!也可以這樣理解,低一級的維度都是高維度的投影,比如我們熟悉的三維空間投影就是一個面,二維空間!
  • 為什麼人類想像不出四維空間的樣子,而夢境卻能進入?
    人類想像不出四維的空間樣子,這與人類想像不出宇宙的樣子是一個道理。宇宙有多大?它有沒有邊際?如果有邊際,那邊際的外面是什麼?這是目前人類還無法突破的認知。同理,四維空間也是這樣,人類用長、寬、高的思維模式無法想像出另一維的樣子。雖然愛因斯坦說,長寬高再加時間就是四維。但是這種解釋也無法讓人理解,因為時間是看不見摸不著的,能否作為維度值得考證。那麼,四維空間會是怎樣的呢?
  • 簡析是否有四維空間的存在,為什麼人類想不出四維空間?
    至於想證明四維空間有生命,基本就是不可能,所以我覺得四維空間也就是「無」空間人類也只能看到二維,但人有兩個眼睛,行程視覺差,在通過我們進化的大腦,腦補成三維立體....至於,時間,實際上時間是我們的記憶體和想像的結果,我們觸摸不到時間,但因為可以腦補三維,體會立體空間,有了空間,我們便想像到了時間存在.....
  • 為什麼人類想像不出四維的空間?
    你說你沒有見過,但是可以想像出來啊~其實呢,狗你見過,綠色你也見過。你可以組合罷了。但如果我說我有一隻狗是你從沒見過的「紅橙黃綠青藍紫黑白灰」之外的一個全新的顏色,你就傻眼了。因為你想像不出那個全新的顏色。區別就在這裡。不過不要氣餒,具象的想像無法進行,抽象的想像卻是可以的。
  • 人類為什麼進不了四維空間,四維空間真的是穿越到另一個世界嗎?
    例如x、y、在軸之間的空間又可以剖析為n個維度。但是四維空間克萊因描述是:一個瓶子底部有一個洞,現在延長瓶子的頸部,並且扭曲地進入瓶子內部,然後和底部的洞相連接。和我們平時用來喝水的杯子不一樣,這個物體沒有「邊」,它的表面不會終結。它和球面不同 ,一隻蒼蠅可以從瓶子的內部直接飛到外部而不用穿過表面,即它沒有內外之分。
  • 人類為什麼進不去四維空間?到底什麼是四維空間?科學家這麼解釋
    空間這個概念相信人人都有,它是一種十分縹緲的狀況,可又是極為往常的存在,從某種意義上來講,人類對於空間的認知其實並沒有比其他生物更多。科學家曾提出我們生活的宇宙是由11維的空間組成,而人類卻只能存在於三維空間,進入不了四維及以上的空間。而且人類甚至都無法理解什麼是四維空間!
  • 人類為什麼進不去四維空間?到底什麼是四維空間?科學家這麼解釋
    在《廣義相對論》和《狹義相對論》中,愛因斯坦曾提到「四維時空」這一概念。按照愛因斯坦的理論,我們的宇宙由時間和空間組成。空間與時間的關係,就是在空間的構架上,比一般三維空間的長、寬、高三個軸之外,又多了一個時間軸,而這個時間軸是一個虛數值的軸。人類作為三維物體可以很好的理解四維時空(空間維度和時間維度)但無法認識以及存在於四維空間,因為人類屬於第三個空間維度生物。
  • 人類如何感受到四維空間?
    人類的局限性使得我們無法在大腦中構建出四維的空間和物體,但是可以了解一些有趣的現象?開始,先介紹一下四維的一些奇怪現象;然後從二維模擬三維,我會說明,進入四維世界後的情景和奇怪的現象,解釋下我們在這個異世界能看到寫什麼;接著假設存在四維人,他們看我們的三維世界是什麼場景;最後幻想下,如果存在四維空間和二維時間——六維時空的神奇世界。.
  • 「四維時空」和「四維空間」有啥區別?沒區分開說明你不懂相對論
    但是不少網友仍然沒明白「四維時空」和「四維空間」的區別,所以本期我就針對這個問題來重點討論。首先「四維時空」是廣義相對論裡面的概念,是愛因斯坦「創造」出來的一種抽象的事物,這個事物由3維空間+1維時間構成,這個事物本身在物理上也是有意義的,四維時空的誕生意味著「時間」和「空間」是不可分割的整體。
  • 四維空間是人們憑空想像出來的,還是真實存在的?人類能進入四維空間媽?
    因為這個世界上是沒有四維空間的,所謂的四維空間是人類的想像,是假設另一個世界的某種存在。但這個存在誰也無法證明,更別說能夠進入了。眾所周知,我們現在所在的世界是三維空間世界,也有把它稱為四維時空的,也就是在xyz三個維度上加上一維時間軸。這是我們認知構成真實世界的最低緯度。何為真實世界?
  • 從劉慈欣的《三體》看四維空間,人類如何才能進入四維空間呢?
    克萊因瓶是一個在四維空間中才可能真正表現出來的曲面。如果我們一定要把它表現在我們生活的三維空間中,我們只好將就點,把它表現得似乎是自己和自己相交一樣。克萊因瓶的瓶頸是穿過了第四維空間再和瓶底圈連起來的,並不穿過瓶壁。所以這個時候就很好理解了,我們進入了四維世界以後,所有的三維世界的規則就已經不適用了。
  • 「四維時空」和「四維空間」有啥區別?沒區分開說明你不懂相對論
    但是不少網友仍然沒明白「四維時空」和「四維空間」的區別,所以本期我就針對這個問題來重點討論。愛因斯坦「創造」出來的一種抽象的事物,這個事物由3維空間+1維時間構成,這個事物本身在物理上也是有意義的,四維時空的誕生意味著「時間」和「空間」是不可分割的整體。
  • 德國數學家:四維空間是存在的,那人類進入四維空間,會變成啥?
    維度空間是現代科學當中,最為高深莫測的一種領域了,現在很多科學家們,都想要將維度空間的一些重要的觀點提出,並且證實。但是很顯然,目前科學家們對於維度空間的論點,都是停留在自我想像的程度。科學家們也很難證實高維度空間是真實存在的。人類是處在三維空間類的,而人類也是三維空間內的產物。
  • 德國數學家證明四維空間的存在,它是什麼樣的?可以看到人類一生
    很早以前科學家就對維度發展空間設計進行了假設與猜想,對於一個四維空間的爭議問題不斷,不過後來德國有一位知名數學家名叫伯恩哈德·黎曼,他推算出四維空間是真實存在的,黎曼空間進行構想也從側面證實了四維世界的真實存在。
  • 進入四維空間會發生什麼?德國科學家:將脫離人類身份!為什麼?
    太空是人類對自己所處世界的稱呼。為更好地理解和研究世界,科學家們建立了一系列的理論基礎,以幫助我們理解世界。「尺度」的概念就是其中之一!從維度論出發,我們可以簡單地認為直線是一維的,平面是二維的,而立體是三維的。而對於四維空間,則需要在三維空間的基礎上添加完整的時間屬性,因此,四維空間是由科學家定義的。所以,人類算三維生物還是四維生物呢?
  • 超神秘的四維空間,只需小小的變動,人類世界就可能消失
    大家是否都知道世界上已經出現了,四維空間是否真的存在這一個質疑。根據很多物理學家們的研究,他們也都說宇宙是無形不可見的一個能量體,當這些能量體隨著溫度的降低,壓力的增大,他們就會演變出另外的一種形象。而能量弦線就是宇宙中最小的一個物質單位,所以這個溫度的改變它的壓力就會變得更大或者是更小。
  • 人類能進入四維空間嗎?進入裡面會發生什麼變化?數學家給出答案
    那麼,人類算是三維空間的生物還是四維空間的生物?事實上,我們所知道的世界至少是三維的,而人類至少是三維的生物。至少為什麼?因為我們的世界其實是以時間的屬性存在的,而人也受時間的支配!但到目前為止,人類所能做的一切都是遵循時間的流動方向,而不能回到時間的方向。因此,一些科學家認為人類生活的空間可以看作是3.5維空間。既然存在3.5維的世界,那四維空間是否存在?
  • 二維空間有螞蟻,三維空間有人類,四維空間有什麼?專家給出猜想
    二維空間有螞蟻,三維空間有人類,四維空間有什麼?專家給出猜想宇宙萬物,總是充滿了樂趣,就是因為它的生命都非常的神奇,或充滿智慧,或有趣。而我想科學存在的道理就是為了探索這些有趣事物的奧秘。從人類誕生到今天,社會發展的如此迅速,人類的智慧早就已經不僅限於生活做飯,解決自己的溫飽問題了,更加注重起了,科學的研究。有科學家稱,在宇宙間,是有多個維度存在的,下面我們就維度空間來給大家一一做一個解釋。其實,維度空間並不像是大家想像的那樣,很深奧。簡單來說維度就是指一個方向的意思。
  • 人進入四維空間還是人嗎?他證實四維空間存在,劉慈欣卻不認同
    不知道大家有沒有過這樣的幻想,假如人可以進入四維空間的話,那麼進入四維空間的人還能稱之為是一個完整的人嗎?如果不是稱為我們日常口中的人的話,那麼又該稱之為什麼?這個問題聽起來很是繁瑣,可當你真正仔細的去思考這個問題的時候你會發現,原本繁瑣的問題也變得那樣條理清晰。
  • 如果三維空間是四維空間的投影,那麼四維空間裡的人類長什麼樣?
    我們對於四維空間的了解,只有一個非常模糊的概念,最直觀的認識就是著名的克萊因瓶了。不過這也是四維世界的模型,按理來說,我們不可能真正了解四維空間,所以只能依靠想像來。0維空間是一個點,一維空間是一條線,二維空間是一個面,三維則是有長寬高的立體空間。