四維空間圖解

1、一顆藍(lán)色的星球，表面附著著一群用兩條腿走路并且會(huì)說話的動(dòng)物，她們管自己叫作人。她們對(duì)於這個(gè)世界早已習(xí)以為常，安然無事地吃喝拉撒，日復(fù)一日，年復(fù)一年，為了生活而生活著。夜深人靜，萬(wàn)籟俱寂。藍(lán)色星球東半球亞洲一發(fā)展中國(guó)家的南方臨海某市的一間單身宿舍里，一個(gè)被定義為打工仔的人，抓住了幾只不幸的低等動(dòng)物 一一螞蟻，在昏暗的燈光下，把它們放到一張白紙上，任其爬行。三維世 界的人居高臨下地瞧著二維世界的動(dòng)物（把螞蟻假定為二維生物，人陷入了沉思螞蟻在平展的白紙上木然地爬行著 ，在它們的視野中，世界如此寬闊平坦，一望無邊。世界只有前后左右，沒有 上下的概念。這就是一個(gè)純粹的二維世界。這些可憐的生命，由於它們生

2、理結(jié)構(gòu)的局限，永遠(yuǎn)地被宿命在一個(gè) 只有XY軸而沒有Z軸的平面世界里。在這個(gè)荒涼的平面世界里，時(shí)時(shí)刻刻發(fā)生著出人意料的事情。人注視著螞蟻的每一個(gè)行為，正如上帝注視著人的世界。人準(zhǔn)備與螞蟻開個(gè)玩笑，然而這對(duì)於螞蟻來說卻就是天災(zāi)。人拿起一塊小石頭，正對(duì)著一只正在爬行的年輕螞蟻的頭頂，然后輕輕松手。在螞蟻的世界里，災(zāi)難發(fā)生了。 一個(gè)不明物體不知從何而來，結(jié)束了年輕螞蟻短暫的一生。同伴相繼趕來，圍觀這龐大的不明物體，它們無法用現(xiàn)有的理論去解釋這樁離奇的事件 ，因?yàn)槭掳l(fā)之時(shí)，年輕螞蟻的前后左右均未發(fā)現(xiàn)可疑危險(xiǎn) ，在如此安全的 環(huán)境下竟然突然出現(xiàn)一個(gè)形狀怪異的物體 ，簡(jiǎn)直不可思議。（當(dāng)然它們就是瞧不見石頭的

3、厚度的 ，只能瞧見石 頭與它們的平面世界接觸到的一個(gè)封閉平面區(qū)域）對(duì)於這個(gè)莫名其妙的災(zāi)難，螞蟻們只能求助於它們想像中的宗教與神靈，進(jìn)而得出了結(jié)論：這就是上蒼的旨意，年輕的同伴命中注定今日死去，閻王讓您三更死，哪個(gè)敢 留到五更”苦命的孩子?。∪俗孕诺刈⒁曋@一切，仿佛有一種莫名的成就感。生活在三維世界就是多麼的優(yōu)越，前后左右上下，四面八方,可以盡收眼底，比起悲哀的螞蟻，人類就是何等安全。然而設(shè)身處地思考了螞蟻世界的處境后 ，人把自己與 螞蟻?zhàn)隽艘粋€(gè)對(duì)比，把時(shí)空由二維推廣到三維，結(jié)果令人沮喪，原先的優(yōu)越感與成就感剎那間一掃而空。曾幾何時(shí)，有多少人因?yàn)橥蝗缙鋪淼能嚨溙崆敖Y(jié)束自己的生命，有多少人因?yàn)閺?/p>

4、未料想到的癌癥的襲擊撒手拋下親人，有多少人由於一時(shí)的疏忽釀成無法挽回的損失，有多少人風(fēng)燭殘年之時(shí)慕然回首往事潸然淚下追悔莫及可憐的人啊，縱然眼觀六路耳聽八方，但面對(duì)無情的時(shí)間機(jī)器只能任其擺布。三維世界的人不比二 維世界的螞蟻多幾分能耐，宇宙的第四維一一時(shí)間讓人飽受折磨。人的大腦可以輕松分析螞蟻的世界 ，可以嘲 笑它們對(duì)世界的無知，但這個(gè)肩膀上的球狀物也只能做到這一步，對(duì)四維時(shí)空就是束手無策，只能聽天由命。如有更高一維的智慧生命在注視著人類，她把四維時(shí)空瞧的一覽無余，她能清楚地窺探宇宙的任何一個(gè)時(shí)刻 的狀態(tài)，那麼，她會(huì)像人用石頭砸死螞蟻一樣從第四維空間發(fā)出一個(gè)災(zāi)難信號(hào)毀滅人類的幸福生活，還就是像

5、人類所祈禱的上帝一樣挽救三維空間發(fā)生的每一個(gè)不幸呢？禍不單行，或就是喜從天降，只在於這個(gè)四維智者的一念之差，三維世界的人永遠(yuǎn)也無法琢磨四維智者奇妙的想法。被稱作打工仔的人，把思維從沮喪的想像中拽回來，繼續(xù)觀察紙上的螞蟻。她把紙彎曲了一下 ，螞蟻沒有覺察 它繼續(xù)在它們認(rèn)為就是寬闊平展的世界里爬行。一只螞蟻想從A點(diǎn)爬到C點(diǎn)，它只能花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間與很大的精力從A點(diǎn)爬到B點(diǎn)再爬到C點(diǎn),即使按照兩點(diǎn)之間直線最短的原理 ，也要爬好長(zhǎng)一段路程。這時(shí)，人把紙 卷曲得更厲害了，使彳I C點(diǎn)與A點(diǎn)幾乎靠近到一起，從人的角度來考慮，在三維世界要從 A點(diǎn)到C點(diǎn)只要輕輕 跳起即可實(shí)現(xiàn)，然而對(duì)於二維世界的螞蟻這就是多麼不

6、可理解的事情啊。反過來想想人類為了實(shí)現(xiàn)空間距離的大幅度跨越，竭盡全力發(fā)展交通工具，提高旅行速度，但幾千幾萬(wàn)年來也就是收效甚微，想進(jìn)行一次星際旅行即使快到光速也需要以幾十代上百代人的接力賽才能完成。假如三維時(shí)空可以彎曲，從人所住的這個(gè)單身宿舍到城樓也只就是一步之遙。如果真有這一天，人類將能實(shí)現(xiàn)宇宙中任何兩點(diǎn)之間的瞬間跨越。甚至更進(jìn)一步，把四維時(shí)空彎曲，使得空間與時(shí)間一起扭成麻花狀，時(shí)間旅行也成為舉 手之勞。這時(shí)她們會(huì)對(duì)曾經(jīng)的愚蠢之舉佩服不已，把當(dāng)初為提高車速而進(jìn)行的一系列技術(shù)革新當(dāng)作愚公移山”一樣來尊為人類精神毅力的象徵，但在贊美之時(shí)更多的將就是為自己過去的笨拙而發(fā)出由衷的嘲笑。盯著這些懦弱的螞

7、蟻，人再也不能狂妄地瞧待自己的能力了。 窗外的夜色更濃了 ，幽靈般籠罩了單身宿舍這個(gè) 狹小的空間，前后左右上下都彌漫著夜色，在這無邊的夜色中漂浮著臺(tái)燈發(fā)出的昏黃的光芒 ，從二維螞蟻到三 維人，從平面世界到三維空間，不一樣的世界，卻常常有著一樣的遭遇 螞蟻依然在它們的二維世界爬行著 ，時(shí)光照常流逝，世界依舊太平。耳可口和1這時(shí)人在螞蟻的世界里放了一個(gè)圓筒 ，三維圓筒在二維平面上圍隔出一個(gè)禁區(qū)”。螞蟻們困惑了！面對(duì)平面上這個(gè)突然出現(xiàn)的圓形（螞蟻瞧不到圓筒的高度，只能瞧到圓筒與平面相交成的圓形，它們無論如何也進(jìn)不 去這個(gè) 禁區(qū)”。於就是乎，螞蟻中的科學(xué)家們開始測(cè)量這個(gè)禁區(qū)的大小，試圖尋找進(jìn)入其中的捷

8、徑，但就是結(jié)果令人它們失望，用螞蟻科學(xué)家所掌握的二維數(shù)學(xué)與二維物理學(xué)來解決這個(gè)問題，通過方程計(jì)算，得出的結(jié)論就是沒有解。這個(gè)問題成了螞蟻世界永遠(yuǎn)的科學(xué)之謎。這時(shí)人在螞蟻的世界里放了一個(gè)圓筒 ，三維圓筒在二維平面上圍隔出一個(gè)禁區(qū)”。螞蟻們困惑了！面對(duì)平面上這個(gè)突然出現(xiàn)的圓形（螞蟻瞧不到圓筒的高度，只能瞧到圓筒與平面相交成的圓形，它們無論如何也進(jìn)不 去這個(gè) 禁區(qū)”。於就是乎，螞蟻中的科學(xué)家們開始測(cè)量這個(gè)禁區(qū)的大小，試圖尋找進(jìn)入其中的捷徑，但就是結(jié)果令人它們失望，用螞蟻科學(xué)家所掌握的二維數(shù)學(xué)與二維物理學(xué)來解決這個(gè)問題，通過方程計(jì)算，得出的結(jié)論就是沒有解。這個(gè)問題成了螞蟻世界永遠(yuǎn)的科學(xué)之謎。到螞蟻的困

9、惑，人動(dòng)了惻隱之心，於就是抓起一只螞蟻放進(jìn)了筒內(nèi)。二維世界里發(fā)生了一件震驚中外的人員失 蹤案，但很快圓筒外的螞蟻聽見了圓桶內(nèi)發(fā)出的失蹤同伴的叫聲。天哪，就是什麼力量使它進(jìn)入了世界的禁區(qū)”？又怎樣才能把同伴救出？以它們目前的科學(xué)技術(shù)，解釋這一離奇的現(xiàn)象完全沒有可能，解救進(jìn)入禁區(qū)”的同伴得與上帝對(duì)話，然而上帝在何處呢？宗教能使它們的心靈得到安慰，卻無法解決它們所面臨的災(zāi)難。面對(duì)螞蟻世界發(fā)生的一切，人又一次陷入了思考，開始用三維世界的理論去分析二維世界的事件。螞蟻要從筒外的A點(diǎn)到達(dá)筒內(nèi)的C點(diǎn)，在二維空間就是永遠(yuǎn)無法實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樵诙S世界里這兩點(diǎn)之間沒有一條通道。但從三維空間來瞧，結(jié)果會(huì)令人欣喜，圓筒

10、上端就是敞開的，所以可以把螞蟻從 A點(diǎn)經(jīng)由B點(diǎn)再放到C點(diǎn),三維 世界存在無數(shù)條與ABC三點(diǎn)連線一樣的路徑，使螞蟻實(shí)現(xiàn)二維世界不可能完成的事情。分析其中本質(zhì) ，就是 把螞蟻暫時(shí)脫離 XY平面，通過Z軸方向的三維躍遷，再返回二維世界。如果把二維螞蟻的遭遇擴(kuò)展到三維世界的人，類似的情況難以勝數(shù)。例如在三維空間的地面上扣著一個(gè)半球殼體（殼體底部也就是封閉的，如果不砸碎殼體，外面的人就是永遠(yuǎn)不可能進(jìn)入殼體里面的，因?yàn)閮?nèi)外兩點(diǎn)之間沒有一條通道。受螞蟻進(jìn)圓筒的啟發(fā) ，人可以跨越三維，通過四維時(shí)空實(shí)現(xiàn)這次不可能的事情。首先需要說明的就是，說進(jìn)不去殼體實(shí)際暗含著一個(gè)同時(shí)性問題，也就就是說此刻的人進(jìn)不去此刻的殼體

11、，但 不等於說此刻的人進(jìn)不去過去或未來的殼體。T0時(shí)刻人在殼體外 A點(diǎn),對(duì)於殼體內(nèi)B點(diǎn)人就是可望而不可及的;T1時(shí)刻把殼體移開，人從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)，人雖然不在此刻的殼體內(nèi)（T1時(shí)刻），但事實(shí)上已經(jīng)進(jìn)入了過去 （T0時(shí)刻）的殼體內(nèi)部。只要通過一定的技術(shù)使時(shí)間倒流回T0時(shí)刻，就像剛才人把螞蟻從 B點(diǎn)放回C點(diǎn)一樣，這樣人就實(shí)現(xiàn)了進(jìn)入球殼的夢(mèng)想。但需要說明的就是，人從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)時(shí)必須就是瞬間到達(dá)（不占用時(shí)間，就像微觀世界的量子一樣）,而不就是過程性移動(dòng)（消耗時(shí)間的運(yùn)動(dòng)，否則時(shí)間倒流后，人又從B點(diǎn)返回到了 A 點(diǎn)。此外，還可以有其它辦法完成此事，例如采用強(qiáng)磁場(chǎng)把殼體內(nèi)部與周圍的時(shí)空扭曲，就像螞蟻在卷曲的

12、紙面上實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)瞬間跨越一樣。在當(dāng)然，這些想法只在理論上可行，人類當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)難以辦到。懷揣著這個(gè)奇妙的構(gòu)想，人有些激動(dòng)。僅僅把時(shí)空從二維提升到三維，螞蟻的難題就迎刃而解；然后把時(shí)空從三維提升到四維，人類的困惑將不復(fù)存在。每當(dāng)她們以為自己能記憶歷史的時(shí)候 ，每當(dāng)她們以為自己能預(yù)感未來的時(shí)候 ，每當(dāng)她們中所謂的科學(xué)家以為 發(fā)現(xiàn)了宇宙的運(yùn)行規(guī)律的時(shí)候，或許有更高維的智慧生命正在嘲笑這群附著在藍(lán)色星球表面的生物的愚昧 落后。臺(tái)燈下螞蟻依然在向前爬行，她們已經(jīng)爬了一個(gè)多小時(shí)，三維世界的一個(gè)小時(shí)對(duì)於二維世界的螞蟻來說就是何等的漫長(zhǎng)，漫長(zhǎng)得足以讓她們中的科學(xué)家總結(jié)世界的規(guī)律。這就是一張畫有方格子的紙，邊長(zhǎng)

13、5厘米的方格子布滿了二維平面。於就是螞蟻科學(xué)家得出了它們世界的宇宙規(guī)律：世界就是平的，并且有方格子組成，在X軸與丫軸方向上方格子每隔5厘米出現(xiàn)一次。這簡(jiǎn)直就就是天經(jīng)地義的，就像人類所熟知的牛頓三定律、,它們把世界的規(guī)律總結(jié)得如此完愛因斯坦相對(duì)論、普朗克量子理論與霍金的宇宙黑洞理論?？蓱z的螞蟻啊 美，殊不知這只就是三維世界的人隨手畫的一個(gè)圖案。有幾只螞蟻不知何時(shí)已經(jīng)爬到紙的邊緣，它們被眼前的景象驚呆了 ，方格子不見了，世界一片漆黑，幾萬(wàn)年來發(fā)展起來的宇宙科學(xué)理論剎那間失效了，螞蟻科學(xué)家們崩潰了 ，世界末日到來了此時(shí)，打工仔立刻把目光從螞蟻世界移開 ，投向窗外那深邃的夜空。她恍然大悟了 ，於就是倒吸一口冷氣：我 們的世界會(huì)不會(huì)與螞蟻一樣，自以為