人类能在三维空间里静止,而在时间维度上,却呈现出单向不可逆的轨迹。三维空间显然不是宇宙的巅峰,而终极维度几乎只能用神话来理解,从0维到11维,带你看懂多维度空间,这是零维,它是维度的基点,它只是一个点,这里没有空间,也没有物质和时间,一切皆无。在零维空间,宇宙本身就是一个奇点,在这里,一切物理定律都失去了意义。将2点连成线,就是所谓的一维空间,它只有长度,直线运动能因此开始流行。接着再画出长方形,这就是二维空间,你可以将它看作是“纸片人”,此时它可以纵横左右、前后的进行运动。

从1维到11维带你看懂多维空间(如何理解多维空间)(1)

这是你熟悉的三维空间,即人类生活的地方,三维空间里有长宽高,但严格来说,人类生活在一个“3 1”维度的宇宙里,3指的是物理维度,1则是时间维度。“维”是指空间的向量,是具有大小和方向的量,可形象化地看做是这种带箭头的线段,如此一来空间按理来说只能是三维,至于四维的应该叫做时空,也就是空间 时间,本质上来说,时间是人类自己定义的产物,宇宙中的时间概念并非是人类认知的时间。于是有人开始指出,既然空间能形成空间体系,那么时间也有可能会制造出时间长河。这个宇宙发生的一切事情在时间长河里都被记录下来,反观三维空间,正因时间独立于维度的概念,以至于人类无法看到时间,也不可能触摸时间。

从1维到11维带你看懂多维空间(如何理解多维空间)(2)

这一现象会在四维时空里有所改变吗?科学界认为,在四维时空里,时间是一个可视化的维度,这意味着生活在四维时空里的生物,它们想要摸到时间,犹如人们在三维空间里,能看到物体的长宽高那般简单。你可以理解为时间在较为烧脑的四维时空里,变成了实体,生活在这里的生物能不费吹灰之力看到每个时间点的我们,在四维时空,过去、现在和未来可以同时存在,这如同你在观影的时候,发现一个屏幕上被分成了几个画面,它们正在播放不同的故事。例如发生过的事以及未来即将发生的事,不过,你只能顺序前进,且无法停止和后退,这就是四维。高维度相对于低维度又有什么作用呢?

从1维到11维带你看懂多维空间(如何理解多维空间)(3)

四维时空能对三维空间做到绝对的隐身,这要怎么理解?它跟你想到的隐身存在本质的区别。举个例子,假设1只蚂蚁只能在二维的地面上移动,此时你在三维空间里拿出1个物体悬在蚂蚁的头顶。我们的视角里能看到蚂蚁和物体,但对于蚂蚁来说,它浑然不知,这可以看作是高维空间对低维空间的一种绝对隐身。这是不是让你开始怀疑人生了?其实,无论是多元宇宙,还是平行宇宙学说,它们都可称为多维宇宙。多维空间是基于数学概念想象而来,现实中只有0维和3维空间,客观来说,现实中没有绝对的一维空间或二维空间,它们是人们依赖三维空间设想出来的概念。

从1维到11维带你看懂多维空间(如何理解多维空间)(4)

而多维空间理论的提出和弦理论有着不可分割的关系,在弦理论中,人们认为各种基本粒子都是由很小的线状弦组成,超弦理论有5种类型,尽管它们看上去很特殊,但多位物理学家的研究还是指出这些理论之间存在微妙的关联。M理论则是物理学界中,形式相容的超弦理论统一起来的理论。弦理论和M理论,两者之间一个显著的特征就是它们需要额外的时空维度,从而清除数学上的矛盾。M理论的时空为11维,这要如何理解?

从1维到11维带你看懂多维空间(如何理解多维空间)(5)

当你看到一条直线时,可理解为眼前这条直线向周围扩展属于三维,法国数学家庞加莱提出的庞加莱猜想就是基于三维空间,三维空间的坐标是由一个点发出的三条两两垂直的射线,皮耶罗能将三维物体透视画在二维平面上,但却无法用透视法画出四维、五维或高维,或者说高维时空的图像必须依赖霍奇猜想的方法,也就是粘贴。但人们仍然很难理解无穷多维的世界,因为360度的平面正好是2个维度,你无法再插入一个维度,在我们看来,一个球体的中心也只能出现3条两两相连且互相垂直的射线,若是在此前提下,还要再增加一条射线,势必会挤压原来的空间,此时坐标也就不可能是90度的架构。那么,怎么让这一切合理化呢?

从1维到11维带你看懂多维空间(如何理解多维空间)(6)

物理学家们想象出来的维度空间真的存在吗?人们搬出了莫比乌斯带,莫比乌斯带正是从维的角度解释压缩,从物理学来看,它拥有3个维,然而,谁在上面行走,都只能认为这是一个维。这让人们更加相信,多维度空间的存在,五维时空在他们看来是怎样的?假设你是生活在五维世界里的生物,你在高考的时候,做出的一个判断,它会决定现在的你是医生或是律师,如果现在的你是律师那条时间线上的,你想要去看看当医生的你,那时,你需要先回到高考时的时间,之后你需要再沿着医生那条时间线回到现在的时间。六维可理解为是平行空间,科学家认为,六维生物能让五维任意时间点上的任意时间线因发生扭曲而相交,之后,六维生物就能直接穿越到另一种可能性,且不必再回到之前改变决定的那个时间点上重走时间线。

从1维到11维带你看懂多维空间(如何理解多维空间)(7)

七维则是把六维空间看成一个点,这相当于加入了奇点,也就是时间开始的那个点,就是无数个这样的点,组成的线造就了七维。八维就是在七维线上任意点上,会产生任意个宇宙,它们也许和我们相似,也有可能和我们完全不同,但它们和五维一样,这无数个宇宙的可能性不会相交,生活在这里的生物如果想要穿越,他首先需要先回到七维线上的任意点,之后再去选择另一个可能性的宇宙重走一趟时间线。九维相当于六维的升级版,可穿越平行宇宙,时间的作用在这里将彻底消失。似乎将空间向上抬一抬,把宇宙变为十维空间,与此同时科学家们就能意识到,相对论和量子理论这两块看上去毫不相干的碎片,居然能结合得天衣无缝,这是10维时空的图形构造。

从1维到11维带你看懂多维空间(如何理解多维空间)(8)

这是物理学家想象出来的10维时空,人类不可能感觉到这样的时空,就像人类无法听到超声波,就因无法察觉认为它压根不存在。

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