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寻找真正的空间第四维度第1篇诺兰不知道

发布时间:2020-02-11 08:19:50 阅读: 来源:气弹簧厂家

(速途网专栏 作者:瞬雨)诺兰的电影《星际穿越》激发了很多人关注物理学前沿的兴趣,一时间,反刍《三体》、脑补科幻功课的,辩论虫洞存在可能性的,分享国外关于多维分享视频的,不一而足。然而再牛的导演也“穿越”不了物理学本身发展的局限,物理学家如果才进展到自然数,电影导演也创造不出无理数,电影所做的,顶多是把物理学家们的思维翻译给了观众而已。

所有涉及多维的电影作品,以及国外对多维空间的分享视频,都沿用了爱因斯坦的观点:把时间当作了第四维。把时间当成第四维不可以吗?可以。但那只是广义的维度,天气、股票K线都可以当成这种维度,就像游乐园里的“5维电影”,放映过程中,朝你的脸上喷一点水都可以算成一个维度。这样比较起来,时间至少比它们更货真价实一些。

但是时间不具备空间维度的一个基本属性:正负。也许我们的物理课本曾经告诉过我们,时间跟空间一样,都是矢量。但课本没有告诉我们,它们之间有一个本质上的差别。空间的三个维度是双向的,它们的移动方向可正可负,X可左(←)右(→)、Y可前(↗)后(↙)、Z可上(↑)下(↓),三个维度结合起来描述的任意一个矢量就可以是“万向”的,而时间却只能单向移动,不可反向。第四维的属性如果跟前三个维度有这么大的不同,那么在这个基础上建筑起来的多维,只会越来越混乱,越来越不堪理解,可以认为是一条歧途,一条爱因斯坦的歧途。

我们要寻找的是真正的空间第四维。不是爱因斯坦加诸于三维空间之上的第四维——时间;更不是弦论当中,为寻求数学自洽而杜撰出来莫须有的那6个“紧致维”;而是与我们现实生活所感知的X、Y、Z这三维所完全同理、具有相同属性的第四个空间维度。

传统的空间思维包括左右(X)、前后(Y)、上下(Z),只有这三个维度的空间我们称之为狭义空间;我们尝试构建一个广义空间,除了X、Y、Z,还有W。实际上,在我看来,空间维度可以是1、2、3、4……N,而时间是在此体系之外的一个0.5,加上了时间的“时空”应该被描述为N+0.5,而不是3+1。爱因斯坦的3+1体系严重制约了物理学在此方向的进展,将空间局限在了我们所熟知的“3”维之内,而将时间作为4,阻碍了对真正第四维的发现和探索。

是因为做了好些年虚拟现实业务的软件公司,吃透了三维坐标和六个自由度之后,我这才来研究广义空间的另外维度吗?不是。早在大学二年级的时候(1995年),我就曾着迷于四维空间的探索思考。我认为,为了物理推导的方便,将时间和空间和在一起当做四维是可以的,但这种四维仅仅作为一种等效算法而已,而不是真正四维的“空间”,空间自身完全有可能存在3维之外更多的维度。

基础几何将二维坐标表达为X、Y体系,立体几何在二维的纸面上将三维坐标表达为X、Y、Z体系。我那时候的问题是,如何在二维的纸面上将四维坐标表达出来,虽然我并不知道第四维空间是什么,但我想首先把它画出来。很快我有了一个画法,这个画法不仅可以在二维纸面上表达四维,也可以表达五维乃至更多的维度,只不过越来越复杂。

但大学时代对这一领域的思考到此就止步了,因为我不知道四维拿来有什么用。

直到近20年后的今天,读到《黑洞战争》一书,了解到经过这段时间的物理进展和关于黑洞的理论论战,他们将爱因斯坦的时空理解为3+1,并且承认N+1的存在可能。这一说法与我当初的想法不谋而合,而且在画法上也与我类似,跟大学物理当中根据爱因斯坦时空理论给出的画法完全不同。这一契机,重新唤醒了我对四维空间的探索兴趣。

(未完待续)

寻找真正的空间第四维度(系列预告)

第二篇:四维长什么样儿?

第三篇:超越平行宇宙

第四篇:托梦与转世的可行性

第五篇:忘记虫洞,开启星际穿越的真正动力

第六篇:我们是自我灵魂的阿凡达

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