一個(gè)關(guān)于維度的思考

前兩天想到的一個(gè)關(guān)于維度的思考,似乎晚上有過相關(guān)的夢(mèng)境。

我們知道,一維為點(diǎn),二維為面,三維為體。

那么要觀察一維,必須跳出一維,起碼是另外一個(gè)一維,才能看到前一個(gè)一維。同理,觀察二維,在同一個(gè)二維世界里是看不到全貌的,想象一下,我在一張紙上畫一個(gè)眼睛A,然后再畫一個(gè)眼睛B,眼睛B要想看到眼睛A,在一個(gè)二維里是不能的,即便它能任意走動(dòng),那么看到的眼睛A也就是忽而長,忽而短的一條直線,假設(shè)它有智慧,最多也就能推斷出眼睛A的長度,寬度,數(shù)學(xué)夠好的話,或許還能計(jì)算出眼眶的弧度。但是要看到眼眶里面的眼珠,那是不行的。

所以我必須把眼鏡B剪下來,放到另一個(gè)二維空間中,它才真正看到了眼睛A,看到了完整的眼睛A之后,它會(huì)感到驚嘆,原來二維世界可以這么復(fù)雜,在它原來的感受中,二維世界只是長長短短的線條,而現(xiàn)在二維世界竟然是這么精彩紛呈,它甚至可以看到別的,繪畫、文字、各種藝術(shù)形式,或許還可以看電影,因?yàn)殡娪耙膊贿^是動(dòng)態(tài)的二維世界構(gòu)成的。

那么眼睛B是非常幸福的,它是二維生物中見世面最大的了。可是,二維世界里能夠產(chǎn)生生物形式,甚至具有智慧的生物嗎?這個(gè)不清楚,至少無法實(shí)證。

那么我們?cè)偻埔粚樱S世界是怎么樣的呢?我們就是三維世界中的生物,而且是具有智慧的生物。那么我們所看到的是什么呢,是三維的"長長短短",我們只能感受到三維空間所禁錮的范圍,我們看到,摸到,聽到,嗅到的一切,都必須在三維空間內(nèi),而且只是三維的局部,而遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是全貌,這種悲哀,就跟眼睛A、眼睛B一樣,它們處于同一個(gè)二維世界中,互相看到的也僅僅是"二維的局部"一樣。

從觀察的思路出發(fā),我們首先探討"另一個(gè)三維空間"的可能,就跟眼睛B來到另一個(gè)二維,這能大大拓寬其觀察的范圍,從而完整地看到眼睛A的面貌,請(qǐng)注意,這時(shí)看到的眼睛A是基于三維角度的觀察,雖然眼睛A、眼睛B都仍然停留在二維空間中,但它們的位置關(guān)系的變化,實(shí)際上構(gòu)成一個(gè)三維空間。眼睛B眼中呈現(xiàn)的眼睛A是跟三維生物,比如人類,呈現(xiàn)的一樣的。也就是二維生物獲得了三維生物的同等感官,但這并非意味著二維生物升級(jí)成了三維生物,它只是有了一個(gè)三維的視角而已。

那么,作為三維生物的人類,如果我來到了另一個(gè)三維空間,我會(huì)看到什么呢?我會(huì)得到一個(gè)四維生物所擁有的視角,就如同四維生物看到的全面的三維生物一般的視角,巨大的幾何級(jí)的信息量會(huì)把我搞蒙的,四維生物看來很平常的景象,在我眼中簡直是一次感官爆炸。

要怎么形容這種爆炸呢?還是來假象一下眼睛B的感受吧,它一直以為眼睛A就是一條線,就算足夠聰明,也頂多認(rèn)為眼睛A是一個(gè)弧形構(gòu)成的閉合的曲線,而當(dāng)它看到完整的眼睛A時(shí),一定會(huì)發(fā)蒙,原來是這樣的,眼睛A上面有睫毛,里面有眼珠,眼珠里還有瞳孔,甚至能觀察到細(xì)密的布滿血管的紋理。眼睛B能接受這么大的信息并理解這個(gè)世界嗎?我很懷疑。

因此,我也很懷疑,當(dāng)我們面對(duì)一個(gè)展現(xiàn)在面前的四維視角的三維世界,我們是不是能夠理解和接受,那將是比二維躍升到三維龐大得多的世界。復(fù)雜到什么程度呢?從數(shù)學(xué)的角度,我們?cè)倥e個(gè)例子,二維生物在同一個(gè)平面觀察圍棋棋盤,只能看到外圍四條邊,4個(gè)定點(diǎn)鏈接而成,直線的信息量是4條。來到另一個(gè)二維空間看,這是一個(gè)縱橫各十九條線構(gòu)成的平面,一共有361個(gè)交叉點(diǎn),如果要逐點(diǎn)描述每一條線段,就相當(dāng)于把361個(gè)點(diǎn)兩兩排列組合,我數(shù)學(xué)不好,這里求達(dá)人提供答案。

那么如果這個(gè)圍棋棋盤是三維結(jié)構(gòu)呢,一個(gè)正立方體,每邊19條線段構(gòu)成,求所有的線段組合。這還僅僅只考慮線段,延續(xù)二維生物的思維習(xí)慣,只看其中由兩點(diǎn)構(gòu)成的直線。事實(shí)上,作為三維生物的人類,對(duì)面積、體積有著先天的認(rèn)識(shí),那么信息量將進(jìn)一步被大大地?cái)U(kuò)大。

所以,我很難想象從另一個(gè)維度來看我們這個(gè)世界,到底是什么樣子的。劉慈欣在小說《三體》中構(gòu)想過此類場景,所有的三維物體在四維碎片經(jīng)過的地方,將展現(xiàn)一切細(xì)節(jié),各種穿越,隔空取物,遠(yuǎn)距離感知都輕而易舉,這或許是一種想象的真實(shí)。

我一直覺得,把第四維度定義為"時(shí)間"有點(diǎn)草率了,如果二維世界存在生物,它們同樣可以有生老病死,同樣有各種歷史,同樣有時(shí)間觀念,那么如果它們把三維定義為"平面+時(shí)間",顯然是有問題的,因?yàn)闀r(shí)間這個(gè)維度帶來的可變性實(shí)在太大了,而且時(shí)間構(gòu)成的因與果,帶有非常大的偶然性。還是拿眼睛們來比喻,它們互相看到完整的平面形象之后,就可以開始想象其三維構(gòu)成,在工程學(xué)上,眼睛B只要看到了眼睛A的"三視圖"就能想象出來一個(gè)三維世界的眼睛的樣貌。但是如果給到它的另一個(gè)維度是"時(shí)間",那么眼睛孕育之初是個(gè)細(xì)胞,眼睛死亡分解之后是塵土,眼睛A仍然會(huì)對(duì)"平面+時(shí)間"的三維眼睛的想象一籌莫展,更何況每個(gè)眼睛的命運(yùn)或許不同,萬一那個(gè)眼睛是夏侯惇的呢,某天被羽箭射中(據(jù)說還是被夏侯惇自己吞了的)。

那么四維的另一個(gè)維度到底該是什么呢?三維是用長寬高來衡量的,那么衡量第四維度的是什么工具和單位呢?這個(gè)問題實(shí)在太深了,好像物理學(xué)中的量子力學(xué)正有這方面的探討,我還沒空好好研究(更大的可能是研究了也不懂),還是算了吧,就當(dāng)這場夢(mèng)做醒了罷。

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