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科学家证明了4维空间的存在,假如人类进入4维,会变成什么人?

1687年,牛顿发表了《自然科学的哲学原理》,时空观从天圆地方“进化”为平直的绝对失时空,在牛顿的时空观中,空间是平坦的不存在褶皱!

这个平直的时空观一直到1854年6月10日,大神黎曼在哥廷根大学发表了《论几何学之基础假设》,从平直的绝对空间中撕开了一道深深的口子,因为时空从次开始,将变得不再平直,而且低维和高维世界也开始露出狰狞的面目!

黎曼几何:爱因斯坦相对论时空观的根基

广义相对论有两大最基本的假设,其一广义协变原理,或者称为大家熟悉的广义相对性原理;其二则是等效原理。

等效原理说起来不难,但这却是一个谜,到现在为止仍然是个假设!因为它说的是惯性力场与引力场局部不可分辨,也就是以一个G的重力加速度下落,一个G的加速度飞船中,惯性力和重力加速度是等效的,连爱因斯坦也不知道这是为啥,但事实上就是这样!

另一个则是广义协变原理,即在任何坐标系中,方程的形式保持不变,我们称之为方程的协变性,也叫对称性,它的证明需要黎曼几何这个数学工具,它涉及到现代微分几何一系列精致又优美的理论。

广义相对论让平直的时空观崩溃,把科学家带入了现代宇宙的弯曲时空中!在宇宙中没有所谓的平直时空,处处都被质量所控制的时空弯曲,当然所谓的时、空,两者是相关的,而时间也无法绝对,确实会让绝对时空观崩溃!

从低维到高维:人要是进入高维时空会怎样?

黎曼想象了一种二维生物,虫子在“一马平川”的纸上爬,可以前后也可以左右,但就是不能上下,但要是这是一张褶皱的纸,那么虫子爬过的每一个点的曲率(黎曼度量)都可以用一个三维空间的6个数目来描述,四维空间的任意一点则需要20个数目来描述,黎曼曲率张量则只是空间任一点描述其曲率数目的总和。

有点晕,还是以我们熟悉的方式来说明,一维中的某个点只需要一个长度坐标,而二维中的某个点则需要长和宽来描述,三维中的一各点就需要三个坐标来描述,N纬就需要用N个坐标去描述它!

空间只能展示本身以及比它更低维度的物体,它无法展示高维物体,因此所有在三维空间中展示高维都是示意图,比如我们在一张纸上能完美展示二维和一维以及零维,而纸张本身在一定程度上可以看成是二维平面!

看起来是个立体图,但摸起来还是平面

所以在它展示三维时看起来是立体的,但它摸起来仍然是一个平面,不过没关系,我们可以在三维中直接制造一个三维物体以供我们触摸,但我们无论如何都造不出一个四维物体,因为我们所在的维度是三维的。

三维中的克莱因瓶都是假冒货

四维空间,究竟是个怎样的存在?

埃德温・阿伯特・阿伯特在他的著作《扁平世界》中描述了神存在的世界,在二维世界中,三维人拥有近乎神的力量,因为三维人只要稍稍远离二维平面即可做到隐身,而且还能观察到障碍物后的世界,甚至可以突然出现在二维平面上的某处!

假设我们用类比法,一个在四维空间中的人在观测三维空间会怎样,是不是对我们来说也同样是拥有神的能力?他可以随机出现在三维世界的任何位置,而且可以从比三维多一维的额外维中偷走银行保险库中黄金珠宝,我们三维世界中的人却毫无察觉!

并且在我们三维空间中的跨越光年的距离,在四维空间看来,只需要通过额外维直接到达,瞬间跨越光年,对于三维人而言,这不就是神一般的存在么?

假如进入四维空间会怎样?

就理解而言,二维就是拍扁了的三维世界,三维是不是拍扁了四维世界呢,就生命存在而言,三维明显是最低要求,因为二维平面没有厚度,连一个原子都不能存在,因此《三体》中的二维化是一个非常恐怖的结局!

那么反过来,我们三维人能进入四维吗?

首先我们的身体的每一个原子在三维空间中都可以用三个坐标来标定,进入四维空间后,少了一个坐标,也就是身体变成了开放式,你身体中的每一个原子都会彻底暴露在四维空间中的,是否存在极大的风险?任何风吹草动就可能要命!

那么要是四维是一个无比纯净的空间呢,我们能保持存在吗?

物理学家李淼曾写过一篇非常通俗的《三维人进入四维会发生什么?》,描述非常简单,只需简单物理知识即可理解三维人类进入四维中会发生什么!

可能连基本的原子都很难形成,这是为什么呢?因为四维空间中的库仑力和距离的立方成反比,因为四维空间用来描述任何一点需要有四个坐标,因此四维中的三维球面的面积与距离立方成正比。

这样一来,这电子和原子核之间的轨道就不稳定了,不是坠入原子核就是飞离原子,原子核变成了离子,而身体就是最怕这种类似电离辐射后电子被打飞的效果,从这个意义上来理解,人类进入四维空间后可能会离子化!

这还是人不,也许你将怀疑人生?因此《三体》中的进入四维空间是不存在的,不过无线电信号衰减超过预期却是正确的推论!同样的道理推广到引力,引力与距离的平方成反比,在四维空间中存在的天体是不稳定的,它可能会分崩离析或者坍缩成黑洞,这实在太可怕!

不过咱其实也无需担心不小心闯入,因为科学家到现在为止还没有摸到四维空间的门道,甚至都无法证明它的存在!

当然最理想的状态是未来真的发现高维时空后,可以使用某种场来屏蔽四维对于三维的负面作用,而我们却可以通过四维瞬间到达光年外的宇宙!