关于维度空间数学界的定义是:过空间内一点,能做出几条相互垂直的直线,就是几维空间。
由此可知,零维空间是一个点,一维空间就是一条直线。
这里要注意的是我们只是用点和直线代表零维和一维空间,并不是我们画出来的点和直线是它们本身,因为一旦画出来了,无论多么细小,实际上就有了面积,就不符合零维和一维德设定了。
在一个平面里,我们通过任意一点可以作出垂直的两条直线了,所以平面就是二维空间。
我们生活的世界,通过任意一点,可以作出三条相互垂直的直线,所以这个世界是三维空间。
截至这里,我们的认知是零维物体是点,一维物体是线,二维物体是面,三维物体是体。
因为我们生活在三维空间里,可以理解三维以及二维、一维、零维,但是却很难理解更高维度的空间,凭我们的固有观念很难理解通过一个点实现四条直线相互垂直的情况。
当代物理学家为了让大家理解四维空间,用四维空间在三维空间投影的方法来解释四维物体。
其实,一旦我们真的进入四维空间,看到四维物体时,根本不需要这样转换思维,我们会自然而然地发现完全可以做到:过一个点,有四条直线相互垂直。
就像三维空间里过一个点有三条相互垂直的直线,在二维平面思维上同样是无法理解的,到了那个维度后,一切都会顺理成章。
具有四维空间特性的物体,施颜称之为“云”,所以四维正方体正确的名称应该是四维正方云,这是区别于三维正方体的高维物体,就像在一个平面上有正方形,而我们不会把一个立方体叫做三维正方形。
到了四维空间,我们的视听觉、嗅觉、味觉、触觉,包括对事物的判断能力都会发生翻天覆地的变化。
说到这里的时候,施颜让学员们把每人自己面前的小方块拿起来,正对着双眼中心,调整位置,让两只眼睛都只能看到一个平面。
“现在,在你们眼中,手里的物体还能分辨出是平面还是立体吗?”
“不能了,我们看到的就是一个平面矩形。”俞佩风答道。
“不过根据经验,我们还是知道这就是个立方体。”俞佩玄说。
“知道我们平时是怎样分辨平面和立体的吗?”
施颜自问自答,“是通过两只眼睛的视差分辨的。
物体在我们眼中成像,就是一个平面,因为我们的两眼有视差,信号传送到我们的大脑,大脑根据视差,判定我们看到的是立体还是平面。
在我们习惯的三维世界里,我们的眼睛只负责看,成像是平面的,然后传送给大脑,大脑才是决策装置。
这一点在四维空间将被颠覆。”
四维空间在视觉上有一个特点即窥一斑知全貌。
在光线条件适用范围内,只要能看到一个物体的任意一小片,就能看到整体。
比如一间封闭的房间,如果我们从外面能看到屋内巴掌大的一小片墙壁,那么我们就像在房间里面一样,除了光线极度暗淡的地方,所有东西都能看清。
另外,在四维空间,眼睛是直接看到物体是点、线、平面、立体、或者是四维云。
同时,没有在三维世界那样,同样大小的物体,似乎远的东西显得小,近的东西显得大,四维世界不需要这样的视觉差,在那里同样大小的东西,无论远近,都是同样大小。
并且我们看到所有东西都由眼睛自己对形状、大小、颜色、运行方向、运动速度等直接作出判断,有需要的时候,可以做直接应对,无须经过大脑。
也就是说,我们的眼睛是有思想的,只有需要综合分析时,眼睛才会把信息传递给大脑,让大脑做高级处理。
不仅我们的眼睛有思想,我们的听觉一样能够独立思考,作出直接反应,简单的事情不会再传送到大脑。
同样地,我们的嗅觉,我们的味觉,我们的触觉都是有自己思考能力的,只有需要综合分析的时候,才会把信息传给大脑。
并且,这样的独立处理准确率远远高于在三维世界大脑的判断。
比如,在三维世界,我们看到一个小汽车的头部,根据经验,我们会认为那里停着一辆车,而实际上那里或许就只是有一个车头。
在四维空间,因为窥一斑知全貌的空间特性,用一个车头是伪装不了一辆车的。
“啊,四维空间里卖弄拍电影麻烦