一个四维的人在三维世界里到底长什么模样?
今天我们将讨论维度。
你有没有想过我们生活的宇宙实际上是一个多维宇宙?
但不幸的是,人类只是三维生物。
因此,在我们的认知中,世界是以三维形式呈现的——在这个世界中,只有长度、宽度和高度可以用来衡量实体。
在三维世界中,空间中只有三条垂直线x,y,z。
然而,在四维空间中,有四条线x、y、z、t可以互相垂直。
在三维世界中,一个空间中只有三条相互垂直的线x,y,z,而在四维空间中,有四条相互垂直的线x,y,z,t。
然而,在四维甚至更高维的生物眼中,除了长度、宽度和高度,时间也可能是具体的。
正如《星际穿越》中所描述的,时间对他们来说可能是一座可以爬上爬下的山。
在物理学的四维时空中,时间是除长度、宽度和高度之外的第四维。
在数学的四维空间中,第四维是未知的,不管是不是时间。
不管它是实体的哪个维度,它实际上是有可能被我们观察到的。当我们(三维生物)看到四维物体时,我们面前会有什么样的画面?
首先,让我们理解维度。
点是零维的,因为它没有方向和大小。
然而,如果空间中同时有两个点,那么它们有一个固定的方向,并且从点a到点b有一个距离(即长度)
作为尺寸的长度使线成为一维对象。
两条线定义一个平面。在这一点上,平面不仅有长度,也有宽度,而且都是二维的。
然而,无论在一个表面上,无论是画一个人还是一堆粪便,它都只存在于平面上,没有厚度。一旦给定厚度,它就变成三维的。
长度、宽度和厚度构成了我们生活的三维世界。
在艺术家M.C .埃舍尔的绘画中,二维蜥蜴试图变成三维实体并逃离画面。
到目前为止,从零维到三维世界,我们有了一个很好的理解,因为高维生物可以全面、完整地观察低维世界。
人类甚至不能在一个空间中完全观察到同一个维度的物体,这就是为什么我们不能透过墙看到墙后面。
但是接下来的四个维度可能有些抽象。
我们只有三维认知,对更高的维度没有直觉。
因此,当一个四维物体呈现在我们眼前时,无论我们如何看待它,我们对它的理解只能是三维的。如果我们想直观而全面地看到它,我们只能通过二维图像。
但是如果我们想看到每一张脸,每一个角落和每一个点,我们只能不断地改变它的角度,也就是说,我们一次只能看到这个高纬度物体的一部分。
三维世界中四维对象的交叉呈现
想象一下二维世界中的生物如何在三维世界中看到物体,这可能有助于理解。
假设一个纸人想看看人类世界的范围(三维世界)是什么样子,他眼中的画面是什么?
当然这是球体的横截面。
三维物体只是二维生物眼中的一部分。
纸球员通过横截面显示方法看到的球将是一条从短到长,然后从长到短的线。纸球员通过横截面显示方法看到的球将是一条从短到长,然后从长到短的线。
是的,在这个时候,限制我们想象力的不是贫穷,而是维度。在四维空间矢量中,第四维(可能是我们目前无法测量的任何东西,你必须说它是一种意识)是未知的,所以四维物体仍然非常抽象,即使它一个接一个地显示在我们眼前。
球面投影后四维超立方体的形状
然而,如果我们把四维假期设定为我们熟悉的时间,也就是物理四维时空,观察会更好。
如果我们说我们把一个人的静态看作三维世界中的一个物体。
然后,加上第四个时间向量,它就变成了一个四维生物,并逐渐呈现出来。我们看到的四维可爱妹妹会是这样的。
当然,当我们想从上帝的角度来看待它,甚至想象这个不断变化的4维可爱的妹妹在静止状态下是什么样子。
你能想象一个人同时在3岁和70岁吗?它看起来像什么?
嗯,大脑是空白的吗?
我是谁,我在哪里,我在做什么,突然哲学?
在如此大的宇宙中,人类如此之小,以至于我们无法解释甚至想象许多现象。
也许整个银河系只是外星人手中的一枚棋子......
然而,这并不意味着未知不存在。不要忘记,我们仍然有科学和技术,通过它们我们越来越接近未知。
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