刘慈欣在他的《三体》中,描绘了一个概念,当宇宙中更高维度的生命降临地球后,将会对生活在三维世界中的人类造成“降维打击”,这种降维打击是致命的也是人类无法想象的。那么,宇宙中真的有更高维度的存在吗?
什么是维度?
在回答这个问题之前,我们还是要对“维度”这个概念进行一个简单的解释。维度是数学以及物理学中的概念。
在数学中,维度是描述对象状态时所需要使用的独立参数,而在物理学中,维度又摇身一变,成为了系统自由度的数量。
我们又如何理解维度呢?首先是0维,0维只是一个点,没有长宽高的一个点。而当无数的点组成一条线的时候,恭喜你,你就看见了1维——线。接着,线条连接在一起,框住一个区域,你就得到了拥有长和宽的一个平面,这就是2维世界。
3维是在面的基础上,拔地而起一个高度,从而形成一个“体积面”,3维空间也正是我们人类现在生活的空间。
在我们的周围,有上下、左右、前后三个空间,这也很好理解,我们可以往哪几个方向移动,就代表我们有哪些空间。而除了这三个空间,我们好像想象不出来该怎么往其他方向上移动了。
第四维度
在物理学上,的确存在一个第四维度,它就是时间。与其他三个维度不同,时间这个维度里只有时间,而且时间只能朝着一个方向前进,时光只能奔向未来而无法带我们回到过去。
根据物理大师爱因斯坦的说法,我们生活的时空应该是一个四维时空,除了3个空间轴,还有1个时间轴,虽然时间轴是一条虚数值的轴,但整个宇宙都是由时间和空间共同组成的。
那么在数学中,有没有四维空间的存在?当然有,这就不得不提到让数学领先物理100年,甚至是相对论基础的黎曼几何了。
黎曼几何
简单来说,黎曼认为既然空间可以是平坦的,那么为什么它们不能是弯曲的呢?于是,黎曼开始研究有曲线的空间,并发现了“正曲率”,平行线在曲面上总会相交,而且三角形的内角之和可以超过180度,有正的就有负的,黎曼也发现面还可以有“负曲率”,这样,三角形三内角之和还可以小于180度。
既然面可以弯曲,那两个弯曲的面就可以接触在一起,这时,“黎曼切口”就出现了。
黎曼切口就像沟通多连通空间中的隧道,把宇宙的两个空间想象成两张纸,当他们弯曲碰到彼此时,接触的地方就是两个纸连接的地方,也就是两个宇宙空间沟通的通道。
黎曼把这个切口形容成“虫洞”,这和高斯的“书虫”连接起来了。
简单来说,当一只虫子生活二维平面里,即使书面被人类这个高纬生物弄得皱巴巴的,在虫子看来,自己的世界依然是平坦的,只不过它们的身体也随着空间变皱了,每当它们的身体越过纸上的一道皱纹,它们都会被看不见的“力”影响。
要是两张纸之间打开了一个切口,那么虫子能通过进出切口,往返于两个世界之中。在虫子看来这十分神奇有让它困惑,但对于人类来说,事情就像白纸一样简单。
结语
对于虫子来说,空间再怎么改变,在它们的视角里也是平坦的,那么,人类进入高维空间后是不是看到的依然是三维世界里的景象呢?我们的努力在比人类还要高维的生物看来,是不是也像虫子一样可笑呢?
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