如果我們到了四維空間,會看到怎樣的世界?

我們的視網膜是二維的,所以在三維空間中,我們也是不能直接看到三維的,我們看到的是三維世界在二維平面(或者說弧面)上的投影,三維空間是我們在大腦中構建出來的。

要想完整的構建出一個三維物體的外形,只看一眼是不夠的,至少我們要圍著這個物體左右轉一圈,然後再上下看一下,這樣才能在大腦中給這個物體建立一個準確的三維模型。

有人會說人有兩隻眼睛可以判斷遠近,這是不是構成三維視覺?不是的,兩個視網膜看到的是兩個二維平面,加起來只是一個更大的二維平面,而大腦通過兩個圖像的細微差別腦補出了遠近信息。比如說 3D 電影,我們甚至可以從一個平面的幕布上看到一個三維的世界,這完全是大腦的功勞。所以我們不得不承認,我們只有二維的視覺。

如果我們到了四維空間後眼睛構造沒有明顯變化的話,那我們看到的也是二維的圖像,即四維空間在二維平面上的投影。

在想象我們用二維視覺看四維世界之前,不如先想象下用一維視覺看三維空間是什麼樣子。

如果我們到了四維空間,會看到怎樣的世界?

這是二維平面上的一個甜甜圈,有一個生活在二維世界的二維人,他的視網膜是一維的,從他的視角看,只能看到一條線。

如果我們到了四維空間,會看到怎樣的世界?

二維人也有兩隻眼睛,有一個可以給二維物體建模的大腦。在他的大腦看來,這不是一條直線,而是一條弧線,中間離自己近一些,兩邊就繞到這個物體後面了。不用圍它繞一圈,他也能從他的經驗判斷,這是一個圓形。不過他還是繞了一圈,確定了這就是圓形。

然後在一瞬間,他突然從二維平面上躍了出來,進入了三維空間,他再低頭看了一眼二維平面上的那個甜甜圈(是的,進入三維空間後他同時獲得了低頭和抬頭的能力,這在以前他是無法想象的),看到了這樣的景象……

如果我們到了四維空間,會看到怎樣的世界?

才怪!別忘了二維人只有一維的視網膜,即使進入了三維空間,他的眼睛構造也沒有改變。實際上他第一眼看到的是這樣的:

如果我們到了四維空間,會看到怎樣的世界?

甜甜圈的一個一維切片。

這個樣子的甜甜圈他並不陌生,因為把甜甜圈一片一片切開之後中間就是這個樣子,只是以往要切開才能看到的景象直接呈現在了自己眼前。

他又上下掃視了一下,於是看到了一系列這種切片像幻燈片一樣在自己眼前變換:

如果我們到了四維空間,會看到怎樣的世界?

他看到了甜甜圈內的每一個細節,但甜甜圈仍然完好無損!

既然來到了三維世界,那不如看一下三維的物體是什麼樣吧——用二維人的一維視覺。

如果我們到了四維空間,會看到怎樣的世界?

這是一個三維的球體,在二維人看來,只能看到一條弧線。

如果我們到了四維空間,會看到怎樣的世界?

和他在平面上看一個圓沒什麼兩樣。而當他在新的維度上移動視角掃視這個球體的時候,會發現一個個新的圓(雖然看到的是圓弧,大腦接收到的信息是一個圓)在眼前像幻燈片一樣變換,比之前的圓略大或者略小一些。他不再能看到圓的內部了,因為都被新出現的圓弧擋住了。

只要不在新的維度上移動視線或者移動身體,那麼世界還是熟悉的二維世界,只要移動一下身體,世界就不斷變化,新的世界和之前有著細微的差別:有些東西會變大,有些東西會變小,某個地方會突然出現一個新的東西,某一個東西會突然消失。

現在想象我們三維人到四維世界裡,假設我們有了在第四維度移動身體的能力,也有了在第四維度移動視角的能力。

在新的維度上移動後,我們再看一眼剛才那個三維的球:

如果我們到了四維空間,會看到怎樣的世界?

嗯?變成了一個環?說明這個球是空心的,我們在三維世界中還不知道這一點。在新維度上移動一下視角,這個環變大又變小,最後消失不見。

如果我們到了四維空間,會看到怎樣的世界?

我們可以在新的維度上像切香腸一樣看到原來世界中每個東西的內部切面,只要歪下頭就可以變成另一個方向的切面。但不要想著可以通過這種方式偷看靜香洗澡,你只能看到一片片薄薄的切片的樣子,而不是你想象中的那種畫面。

如果看四維物體呢?只要你視角和身體不在新的維度上移動,那看起來和三維的物體沒什麼兩樣,只是樣子可能會怪異一些。而移動視角或者身體之後,你就會看到身邊的所有東西忽大忽小,忽隱忽現,眼光掃過一個四維球體看來就像這樣:

如果我們到了四維空間,會看到怎樣的世界?

我們也不能像看三維物體那樣看到它內部切片了,至於這個球是不是空心的,只能到五維才知道了。


分享到:


相關文章: