三维降维对话(三维世界之外闲来无事)
三维降维对话(三维世界之外闲来无事)雕刻智子目前,弦理论预言空间维度总共有十一个维度,再加上反物质空间等特殊空间,大概有26个空间,但我们人类仅探索到五个维度,而其它的六个维度则被称为超空间。从这个层面来看,三体文明已经掌握将智子自由升降维度的技术,无怪乎在三体人眼中“你们是虫子”了。实际上,各个维度之间的“鸿沟”是超乎想象的。我们作为三维人,能轻易看穿没有厚度的二维平面;但对于二维生物来说,三维永远是影子外的世界,无法察觉,无法研究,更无法从平面投影中还原出三维信息。手影(图片来源网络)如果尝试往更高维看,我们日常所提及的“四维空间”,大多数都是指爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念:我们的宇宙是由时间和空间构成。时空的关系,是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又加了一条时间轴。
《三体》中关于降维打击、四维碎块的描写,均令人拍案叫绝。这些超出常规认知的空间维度,让身处三维的我们感受到了来自未知宇宙的神秘。
不如,我们就来看看三维之外的世界到底是什么样的。
科学上的维度概念
被大众广泛接受的空间维度理论认为,零维是点,一维是线,二维是面,三维是静态空间。我们就生活在三维空间里,并且习以为常。
实际上,各个维度之间的“鸿沟”是超乎想象的。我们作为三维人,能轻易看穿没有厚度的二维平面;但对于二维生物来说,三维永远是影子外的世界,无法察觉,无法研究,更无法从平面投影中还原出三维信息。
手影(图片来源网络)
如果尝试往更高维看,我们日常所提及的“四维空间”,大多数都是指爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念:我们的宇宙是由时间和空间构成。时空的关系,是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又加了一条时间轴。
目前,弦理论预言空间维度总共有十一个维度,再加上反物质空间等特殊空间,大概有26个空间,但我们人类仅探索到五个维度,而其它的六个维度则被称为超空间。从这个层面来看,三体文明已经掌握将智子自由升降维度的技术,无怪乎在三体人眼中“你们是虫子”了。
雕刻智子
二维和四维
既然想看看三维之外的世界,不如我们先说近的——二维和四维。
《三体》中关于二维和四维的描写堪称全书最惊人的片段之一。二向箔和四维空间的震撼,让文字拥有了黑洞一般的引力。
太阳接触二维平面的一刹那,跌入二维的部分就在平面上呈圆形迅速扩展开来,很快,平面上二维太阳的直径就超过了三维太阳,这一过程只用了三十秒左右,以太阳半径七十万千米计算,二维太阳边缘的扩展速度竟达到每秒两万多千米。二维太阳继续扩大,很快在平面上形成了一片广阔的火海,三维太阳就在这血色火海的中央缓缓沉下去。……
这就是太阳被二维化的过程。到最后,整个太阳系都坠入了这幅巨画。《三体艺术插画集》中也有不少描绘降维打击的作品,或许它们能传递出这场最终毁灭的美感。
配图来自《三体艺术插画集》 by Krusier
配图来自《三体艺术插画集》 by 机械卷轴
配图来自《三体艺术插画集》 by 吴青松
配图来自《三体艺术插画集》 by 年年
从四维看三维时,由于三维事物在各个层次上都暴露在四维视野中,原来封闭和被遮挡的一切都平行并列出来。比如一个封闭容器,首先可以看到它内部的物体,而这些内部物体的内部也是可见的,在这无穷层次的暴露并列中,便显露出无限的细节。
关一帆用短短八个字描述了四维空间的景象:方寸之间,深不见底。
《三体》中的四维空间与包括时间维度的“四维”不同,它在三维的基础上多出了一个方向——就像三维之于二维多出了“高”一样。这也使得四维空间难以用画面呈现,甚至难以描述。它是一种对人类来说可能还为时过早的艺术。
不过,我们在三体时空沉浸展中,短暂捕捉到了四维空间的影像。当无限嵌套的细节真正展现在面前时,相信大部分人会无所适从的吧。
三体时空沉浸展-四维空间
日本艺术家草间弥生的装置作品《无限镜屋:满载生命光辉》也在一定程度上模拟了四维空间给人带来的感觉。两面平行相对的镜子能产生无限的映像,这大概就是人类目前所能接触到到最接近四维空间的实体了。
无限镜屋:满载生命光辉(图片来源网络)
三维之外的世界真的存在吗?
大刘的描写往往会将我们带入不着边际的想象之中:
如果太阳系中真的出现二向箔,那我们的星系会像书中描写的那样,成为一幅类似《星空》的巨画吗?如果发现四维空间,我们能自由出入其中,亲眼见证更高维度的魅力吗?
物理学家李淼在《<三体>中的物理学》里回答了这些问题:
二维如何?既然三维中库仑力与距离平方成反比,那么在二维中库仑力与距离成反比。其实,二维中的束缚态的尺寸非常小。如果我们二维化了,不见得会变大,很可能会坍缩,而且,二维中的质量会导致二维空间闭合——这已是另外一个话题。
更高维的空间呢?只要高于三维空间,库仑力导致的束缚态都是不稳定的。也就是说,在四维和四维以上的空间中,不存在原子,也不存在稳定的太阳系和美丽银河系。
所以,三维空间的存在不是无缘无故的。你问我为什么,我不知道,也许上帝希望有一个稳定的太阳系,有一个美丽的银河系,并且,还有智慧的人类。
如此看来,维度之间的穿梭大概并不可能在你我有生之年实现。但是,我们依旧拥有创作和欣赏二维(以及三维)艺术作品的能力。