現實世界真是三維的?如果它無限薄,會是四維空間的斷面嗎?

人類是富有想象力的動物。即使是沒有見到過的事情,也可以在頭腦中加以想象。古人曾描繪過在空中飛的船、在地底下跑的車,等等。三個眼睛的小和尚,沒有口鼻耳目的大妖怪,乃至各式各樣的魔怪變幻,等等這都是想象力的產物。落進地獄的亡魂在刀山血海中受難的圖畫,也給孩子們留下了恐怖的印象。這些,都不過是頭腦中想象的東西。誰也沒有見過。雖是見不到的東西,卻栩栩如生地被勾畫出來。

現實世界真是三維的?如果它無限薄,會是四維空間的斷面嗎?

同樣,四維世界誰也沒現過。然而,具有思索能力的人類,卻要在頭腦中把它描繪出來。不過,它在紙上無法畫出。在這個意義上說,四維世界的描繪需要更為嚴格的想象力。因此,對於“空間如果是四維的話將會怎樣"這個問題,最適宜的辦法是用數學方法來研究。應當不拘泥於具體的形象,而按照道理來進行思索。但是,這樣一來,我們的討論就迫不得已而成為形式化的了。

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點是零維的。這個點如在直線上,就起著把直線分為左右兩段的作用。同樣,如果在平面上引一條無窮長的直線,直線(一維)就把平面(二維)分為兩部分。再進一步,若設想一個無窮大的平面,它就成為無窮大立體(三維)的斷面。或者,也可以把平面說成是無限薄的立體。依此類推,我們居住的三維空間,可以說是把非常大的四維維空間一分為二的“斷面”。或者也可以說,使四維空間無限變薄的極限就是現實世界。但是,很遺憾,人眼所看到的,不過是現存世界的形態,在它身旁存在著廣闊無際的四維空間,而我們卻無法感覺到。

現實世界真是三維的?如果它無限薄,會是四維空間的斷面嗎?

如果在長寬高之外想再建立一個第四號方向,那會指向什麼方向呢?我們根據平面與立體的關係,也就可以把它弄明白。在本面上無論朝哪個方向引直線,三維的突起均必在與這些直線相垂直的方向上。與此相同,我們可在空間中向任意方向引直線,而四維世界則必須沿著與這些直線全都垂直的方向。它與長寬高各個方向都不同。那究竟是什麼方向呢?那樣的第四號方向在這個世界上到底存在不存在?至少,從一般的立體幾何學裡是找不到答案的。

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幾何學如果不行,別的又有什麼呢?這時,時間這個性質全然不同的量在腦海中浮現了。僅就純粹的空間問題,由幾何學的觀點,也可以對四維空間進行探索,如果引入時間,這就變成了時空問題,兩者肯定存在著聯繫,至於何種聯繫,我們也許可以通過靜觀弦理論的發展來發現它。


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