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第679章 莫斯科惊魂(31)

“一维是线,二维是面,三维是立体空间,四维是弯曲空间(就是宇宙),当然这只是一种说法,并不是说第四维空间就是宇宙。宇宙的概念很广,他无边无际,像一个摸不着的黑袋子。宇宙里存在着许多的平行时空,而第七度空间便是时空之一。”黄宇新解释完黄道十二宫又开始解释四维空间了,“在物理学中描述某一变化着的事件时所必须的变化的参数,这个参数就叫做维。几个参数就是几个维。比如描述“门“的位置就只需要角度,所以是一维的而不是二维。

简单地说:零维是点,没有长度、高度及数量。一维是由无数的点组成的一条线,只有长度,没有其中的宽度、高度。二维是由无数的线组成的面,有长度、宽度没有高度。三维是由无数的面组成的体,有长度、高度、数量。

因为人的眼睛只能看到三维,所以四维以上很难解释。正如一个智力正常,先天只有一只眼睛,一只耳朵的人(这样就没有双眼效应,双耳效应),他就很难理解距离了,他很可能认为这个世界是2维的。

一个简单的说法:N维就是2个以上的N-1维物体垂直所形成的空间。

因为,人类只能理解3维,所以后面的维度可以通过数学理论构建,但要仔细理解就很难。在量子力学,仍在建立的弦理论,认为世界是11维的。(十维空间+一维时间)

首先,错误的说法是把“四维空间定义为三维空间+时间轴“,而“三维空间+时间维“是另一种说法。前者也并非是什么四维时空,而且本身四维时空是个伪概念。很简单“时间只是因为粒子运动、宇宙膨胀而出现的概念,为什么它就能成为第四维“

另外,时空和四维空间的概念是有区别的

将四维空间定义为三维空间+时间轴的说法是对于闵可夫斯基空间(Minkowskispace)这个概念的误解,而为什么这个误解这么广泛呢?很简单,无数科幻小说甚至于科普读物刻意去硬生生地套用了这么一个东西,造成广泛的读者影响。其中这个里面涉及到了一组四维矢量场。

四维矢量依据它们(闵可夫斯基)内积的正负号来区分。可分类如下:

然而,关于零矢量一个有用的结果:“若两个零矢量、正交(即:零内积值),则它们必定是呈比例关系(为常数)。“

以上的零基底部的时间方向选定,以及类时向量的概念,让很多人误以为“空间和时间组成了另一个空间“,而实际上上面只是描述了时间和空间的协同作用罢了。这便是前面那个说法的来源。

而实际上时间维是一种替代说法,并不是说第四个维度是时间,和前面那种说法并非一回事,第四维在主流的说法中具有连续性,著名的数学模型克莱因瓶,第四维穿过三位这个本质多面体,但四维空间的本质还是空间。而为什么这一维会定义为时间维度呢,是因为某一派观点认为广延的“时间“具有空间性,故而出现的一种替代说法,你要将它叫什么其实都可以,它是一个统一,确定的定义概念下产生的依据不同学派自主概念的命名法。

有些人有点纠结于“时空“这个说法,其实,没有四维时空这种说法还有另一个理由,也就是时空在近代物理学中的概念本来就是四维的,所以不会冒出五维时空,也不存在时空前面特别说明为四维。近代物理学某一派认为,时间空间相互且可变,且其变量互相存于其中,而他们在特定条件下所对应的这一个广域叫做时空(最早的人确实将时空等同于空间加时间轴,现在更多在避开这种本初定义),时空可能收到物质和能量的影响发生扭曲或者凹陷,且其最小单位是普朗克时间和普朗克长度。这是这个概念的由来,但是很多人把时空和四维空间混用,这两者有相关性,但不能混用。对四维空间,一般人可能只是认为在长、宽、高的轴上,再加上一根时间轴,但对于其具体情况,大部分的人仍知之甚少。

有一位专家曾打过一个比方:让我们先假设一些生活在二维空间的扁片人,他们只有平面概念。假如要将一个二维扁片人关起来,只消用线在他四周画一个圈即可,这样一来,在二维空间的范围内,他无论如何也走不出这个圈。

现在我们这些生活在三维空间的人对其进行“干涉”。我们只需从第三个方向(即从表示高度的那跟轴的方向),将二维人从圈中取出,再放回二维空间的其他地方即可。

在我们看来,这是一件简单的事,但在二维扁片人的眼里,却无疑是不可思议的:一个人明明被关在圈内,怎么会忽然消失不见,然后就出现在另一个地方!

对我们这些三维人而言,四维空间的情况就与上述解释十分类似。如果我们能克服四维空间,那么,在瞬间跨越三维空间的距离也不是不可能。

下面再做一个试验:将一些橡皮绳按经纬线的样式编成一张网,将之张平,我们可以将之近似看做是二维平面,然后将一个小球放在网上,橡皮网在小球的重力作用下凹陷,这就形成了三维空间。

但从空间的内部去观察这个空间,却往往是看不清的,那些二维扁片人并未必意识到他们所生活的空间已经发生了扭曲。当他们从平面来到这个凹陷处,并且这个凹陷已深到了一定程度、或扭曲到一定程度时,二维扁片人也可能自由来往于三维空间。

这个引起空间扭曲的小球在我们三维世界的例子就是黑洞。黑洞事实上是存在于四维空间的一种现象,或者说,黑洞是连接三维世界与四维空间的通道(当然在下绝不是说“如果谁要去四维空间,就请往黑洞走”,那样只会“死无全尸”而已^O^)。我们有可能通过对黑洞的深入研究,找到克服四维空间的办法,那样的话,瓦普跳跃飞行就不再是梦想了。

现在科学家已经证实,黑洞的存在确实会令周围的空间极度扭曲。根据广义相对论,光线在正常的空间里以直线传播,但当空间扭曲时,光线会随着空间扭曲的方向而扭曲。如果能给一束射进黑洞的光线拍照的话,我们就会发现,光线呈螺旋形指向黑洞中心,因为黑洞的巨大质量已使周围的空间扭曲得不成形了。

但事实上,这样的照片是拍不出来的。因为黑洞连光线也吸收,我们根本无法通过肉眼看见它,又如何能拍下照片(当然在下指的是普通光学照片,如果是射电天文望远镜,说不定能拍到这奇异的场景)?”

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