但这个问题,其实问的是,为何空间不是低维或高维的其他类型,这是个物理问题,答案基本上就是人择原理什么的,不懂。
但我作为以三维空间设计为生的建筑师,关心的其实是另一个更简单的含义:为什么我们用三个维度来表达我们现存的空间?这是个几何问题,简单多了。
--------------------------------一 、真实空间为何被描述为几何三维-------------------------------
1 我们所知道的空间,作为万物存在的形式,也就是对万物形状与位置的度量,其实既依赖于物理世界的本性,也依赖于我们的感官和大脑的结构。甚至我们无法确定两者谁更重要。
康德在《纯粹理性批判》里,直接认定时间和空间是人类心灵的能力。有趣的是,这一论点被脑神经科学相当程度上验证了(时间暂不论)。《环球科学》16年2月号封面文章就是《大脑GPS》,里面阐述的非常详细,方向,速度,边界,网格,都有相应的脑细胞负责,我们能看懂地图,是因为我们的脑细胞直接就组成了一张动态地图!简略版见@赵思家的2014年诺贝尔医学奖:大脑的GPS系统
2 如果把我们直觉所知的空间,简化为平坦的欧几里得空间,那么,我们可以知道,所谓三维这一描述方法,其实来自于解析几何的坐标系(比如笛卡尔直角坐标系,当然极坐标也是一样的),我们需要三个独立参数才能定位一个点,少一个不行,多一个冗余。
我们为了理解和表述所感知的空间,我们发明了几何学,用三维坐标系表达它。
3问题是,为什么恰好是三个?
因为确定一个点,就是只需要三个独立参数。而点是最小的,最基本的几何元素。
我喜欢@张思平的答案,虽然不是很懂,但我想大意是,如果要唯一确定性,那就只能是三维的。
过程大概可以这样描述:
最初没有坐标系和维度概念的时候,我们面对巨大的自然空间,只能度量长度。
这时候我们会发现,当我们有一个原点之后,需要一个长度,一个角度,和一个高度
,或者一个长度,两个角度,总之要三个数才能确定一个点。
没有为什么,实践总是证明,不多不少就是三个,基于实数和欧几里得几何空间的前提。
这其实是不证自明的,基本上相当于公理。
后来,我们有了解析几何,有了笛卡尔直角坐标系,表述变得更为精准,但三这个数,并没有改变。
(哥仨。。。)4 为什么是直的?
虽然不同的坐标系都可以度量我们的空间,但最直观的还是直角坐标系。我们想象中的三维空间,往往也是基于直角坐标系的。这又是为什么呢?
我想,直角坐标系,似乎来自直线本身的特殊性,以及人类感官和自然界的特征。
首先直线是两点之间最短的距离。(在非欧几何中,是最短定义了“直线”而不是反过来,这个我反正不懂就不说了)。
而人类发现直线,最初应当是来自于垂线,也就是引力。
另一个关键因素是,人用眼睛识别空间,而眼睛依靠的是光,而光走的是直线。
引力和光,这俩最重要的自然物:引力和光同时定义了直线,最后爱因斯坦把它俩一起塞进了相对论里,搞定了时空。(反正这个我也不懂,只是觉得很酷)
因此,虽然我们可以用不同的坐标系来表述三维的空间,但我们直观的印象,其实是笛卡尔的直角坐标系,似乎这最符合自然,也最方便。(奇怪的是人脑中的网格细胞是六边形网格。。。)
5 那么一维和二维空间呢?
我同意一种意见,就是一二维空间只是我们用数学知识在我们这个所谓三维空间中抽象出来的,并不见得会独立存在这样的空间,因此虽然容易想象,但并不比四维五维空间更真实。
其实,没有厚度的二维面和没有粗细的一维线,也不是那么真实好吧!
当我们只规定一个参数,我们得到的是一个无穷大的面。当我们规定两个参数,我们得到的是一根线。当我们规定三个参数,我们只能得到一个点。当我们规定四个参数,就找不到点。
但所有这一切,都是发生在我们的三维空间中的。我们并不拥有也无法感知三维之外的空间。
6 结论
其实,我们日常直觉认识的空间,就是三维的,基于我们的直观和欧几里得几何,应该说就是一个客观的存在,不可思议,不可改变,只能作为公理去接受。
而我上面讲得,只是为了梳理一下思维脉略,确认真的只是公理,只是直观。
公理没法被证明,但是可以描述其产生过程和相关情况,增加我们的理解程度。
┑( ̄Д  ̄)┍ 摊手~~~~
(其实我对这个结论很是怀疑,专门请教了某物理学家,他说,嗯,基本上是个公理,没道理讲。我想有没有数学家能给讲讲?)
-------------------------------------二 、建筑空间的三维问题-------------------------------------
我 想说的是,建筑的空间问题。
既然空间是先验存在,不言自明,具有本源性的意义的,那么我们作为空间设计师,应该高度重视三维空间,或者说真实空间本身,而不是二维影像。
在我本科的时候,曾经有一位来自台湾的易介中博士,对我们说起,对平面形象感知敏锐的人很多,但对三维空间有敏锐感知的人很少。我想,他说出了三维空间的“特殊性”,但并不全对。
其实,三维空间才是普通的,普遍的,真实的,容易感知的,最具有打动力的。而二维的影像,只是我们的抽象。
(居然不能贴gif)2如何感知三维空间?运动。
仅仅从几何关系上来说,我们能被三维空间所包围,并且我们的感官(特别是眼睛)能够通过在空间中的运动(并且也只有通过运动才能)感受到这种三维空间。
通常我们需要绕行于大空间内外,或者转动把玩小的三维物体,通过无数个连续角度的二维影像,来获得对三维的体验。
因此,当我们用所谓3d电影技术体现立体感的时候,效果是非常微弱的,因为只有两眼视差,两幅画面而已,聊胜于无,并不能体现三维的世界。反而是普通的视频本身,如果有合适的镜头移动,光线的配合,其实更能体现出三维的感受,这如同我们自己绕行空间,获得的是大量的二维画面,多到可以表达三维。
但即便如此,三维空间也是无法被二维画面取代的。
至于vr,比较接近三维效果,但是由于空间的光线是三维矢量的,眼睛是可以自由聚焦的,因此图像做成的vr眼镜并不够真实,也许光场显示设备未来可以做到视觉上的真实感。
可以被感知,无法被描述。也许我们的感官是强大的,但我们的理性思维,特别是语言,很难去记忆、描述和再现三维空间,只能模模糊糊的记住那些感觉。
3 三维世界就在眼前。
有趣的是,我们的技术想方设法模拟真实的三维感觉,从3d到vr到光影渲染动态捕捉1080p蓝光4k物理加速卡。。。。,可真实的世界其实就在身边,无限分辨率,绝对真实感,很多人却浑然不知,忙于调整显卡的3d加速选项。。。
当我偶尔停下来端详、把玩手边的一块石头时,有时候会突然觉得非常感动,因为这种真实的真实感。
离开屏幕,随便看看任意一个”实物“本身吧。
4 建筑空间的关键在三维。
而建筑界的问题,是太多为了拍照而设计的建筑,连我们的专业课,也过于关注二维效果图,更别说全世界的项目标配商业效果图。
然而那就跟美颜照和真人的区别一样,完全没有必然联系。
而无数的优秀建筑以及雕塑证明,好的作品经常无法被拍摄。比如苏州园林。比如万神庙。
要设计好的建筑,除了模型,也只有空间想象力和经验可以凭借了。
然而互联网时代的目前阶段,我们仍然高度依赖二维图形的媒介,整个媒体依然是平面媒体,我们无法传播真实的三维。因此大家会这么在意照片,在意美颜,在意ps,而不在意真实的三维世界。
但也因此会有更多的公司在意VR,因为一旦我们可以以三维方式传播信息,那将是革命性的。眼镜+矢量光场+传感器+高分辨率+高速反馈。
这是高一个维度的攻击。相当于让对手降维。
--------------------------------------三、 三维的价值在真实--------------------------------------
三维空间的动人,来自于其真实感。
1 三维是真实的必要条件
因为我们唯一拥有的,其实只是三维空间而已。很多时候,我们体验到了空间的魅力,这是根植于我们大脑深处的本能,但我们会用真实感、身临其境这些感受掩盖了它,而忽略了我们实际上在体验这种三维空间包围的感受。
正如我们永远不能把球面完美拍平在二维平面上,我们也无法用二维图像取代三维空间(但反之可以)。但无论多少个二维影像包括视频,都只是三维实物的部分映射,而不是全体。唯有三维实物本身,是完满的。
从这个意义上来说,三维特征和真实世界,几乎是划等号的。
当我们创造一个世界,对,就像指环王的中土世界、龙与地下城的规则世界、魔兽世界的艾泽拉斯、哈利波特的魔法世界、冰与火之歌、九州、minecraft我的世界、西。。。等等虚拟世界一样,
当我们需要这个世界具有真实感,那首先,应当创造一个三维的空间,甚至是带有宇宙星系设定的三维空间。二维图像永远只是三维世界的一个投影,无数分之一。
2 我们只能通过局部的二维的信息,去想象(创造)整个三维世界的宏大壮阔。
这就是一斑而窥全豹,或者说,一叶知秋,这不仅是一种方法,也是一种无奈,但却有同时产生了 犹抱琵笆半遮面 的魅力。
人总是不满足于现世,而希望体验更多不同的生命经验。文艺作品很多着力于此。而最极端的,幻想类的,则是直接创造一个不同的架空世界,世界里有无数的生命经验。于是,现在最火的IP概念,很多都是通过创造一个世界,展现其中的一部分,来达到引人入胜且持续开发的。
利用受众的脑补,让世界完整,既省钱,又有效。在这个想象关系中,三维世界具备了“无限”的特征。
三维--》真实--》无穷大。
3 只有三维世界能容纳更多的感官刺激,带来全方位的感受。
因为还有触觉 听觉、味觉和嗅觉。
三维空间自带真实性,因此可以被触摸,有质感,有温度,有空气的流动,有光辐射的热,有气味和声音,这都只能存在于三维空间中。
我们的建筑设计,总是依赖于这些感觉。或者说,正是这些真实的全方位的感官刺激,带给我们超出电脑和手机屏幕的惊喜,这也是真实的建筑物能够胜出虚拟世界的地方,更是真正的好设计着力的地方。
因为单纯的视觉图像已经过量,大家需要的,是比视觉更多的品质。
想象一下饥肠辘辘的夜晚,外卖送来的一大把热气腾腾的肉串,和朋友圈里的美食照片,两者的后果。
4 欣赏三维世界。
当然,空间是可以被感知,并被欣赏的,这种能力百万年来,都在你我的基因中。只是可能你需要发现一下,让这种能力觉醒。
无论是建筑内部的空间,还是建筑外部的体型,以及场地,景观园林,村落山野,城市街道,
像功夫熊猫一样,静下心来,观察三维世界的真实情景
所谓横看成岭侧成峰,远景高低各不同,三维世界的高低错落,虚实疏密,轻重缓急,阴晴雨雪,四季流转,蓬勃生机,如同磅礴无边的交响乐演出,岂是二次元世界所能比拟的。
只是,因为真实,所以也困难,创建一个美好的三维世界,但不要因此退缩回二维世界,那不是我们理想的。
------------------------------四、扯不下去了,以后想到再补充-----------------------------------
三维空间的大小比例变化节奏韵律,可以被感知,也充满乐趣。如果你能够欣赏任何一种美,你就定能感受三维空间的乐趣,而不用局限于二次元。
打个比方,美女的身材也是三维的,套用一下imax的广告:
看美人的照片,还是抱一个真实的美人?
自己看着办吧。
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