一張圖弄明白從零維到十維空間

今天轉(zhuǎn)載暫時發(fā)現(xiàn)對于維度的解釋最好的文章。

前言:《星際穿越》的大賣刺桃、《三體》俘虜大批科幻迷的心······近年科幻題材的文學(xué)及影視作品廣受熱捧粹淋,或許某程度上反映了新一代人的意識與眼界之“新”:地表已不是人的目標(biāo),我們的極限在想象力之巔瑟慈。社會加速迭代產(chǎn)生許多史上從未解決過的問題桃移,人類亟待到達(dá)更高維度找出方法。只是在此之前葛碧,你確定完全明白了不同維度都是怎么一回事了嗎借杰?本文便是通過圖示最簡潔地描述出一維到十維。雖然目前只能作理論上的演示进泼,諸如“四維比三維多的一維是時間”實(shí)際上有待探討蔗衡。但至少,我們離“那邊”又更近了一些乳绕,這本身就很值得高興不是么绞惦?

*本文中的理論均依據(jù)弦理論物理的知識,結(jié)合簡單的圖示和通俗的道理來解釋洋措,具有科學(xué)依據(jù)济蝉。文章版權(quán)為商老師的設(shè)計學(xué)堂個人所有,圖片均為商老師手繪菠发。所發(fā)布的文字轉(zhuǎn)自網(wǎng)絡(luò)王滤,其版權(quán)歸原作者所有,對原文作者深表敬意雷酪。如有版權(quán)異議及其他任何問題敬請及時告之淑仆,我們會立即刪除或做其他妥善處理。

事情是這樣的哥力,這周我給學(xué)生講3dmax的課蔗怠。為了讓學(xué)生了解三視圖我就順便科普了一下什么是零維墩弯、一維、二維寞射、三維空間渔工。講完不過癮,感覺一支粉筆一塊黑板講維度是一件很爽的事情桥温,那么.........接下來

請同學(xué)們打開腦洞引矩,看我用一支筆幾張紙來為同學(xué)們展開從零維空間到十維空間之旅吧!



零維

讓我們從一個點(diǎn)開始侵浸,和我們幾何意義上的點(diǎn)一樣旺韭,它沒有大小、沒有維度掏觉。它只是被想象出來的区端、作為標(biāo)志一個位置的點(diǎn)。它什么也沒有澳腹,空間织盼、時間通通不存在,這就是零維度酱塔。

一維空間

好的沥邻,理解了零維之后我們開始一維空間。已經(jīng)存在了一個點(diǎn)羊娃,我們再畫一個點(diǎn)唐全。兩點(diǎn)之間連一條線。噔噔噔迁沫!一維空間誕生了芦瘾!我們創(chuàng)造了空間!

一維空間只有長度集畅,沒有寬度和深度近弟。

二維空間

我們擁有了一條線,也就是擁有了一維空間挺智。如何升級到二維呢祷愉?很簡單,再畫一條線赦颇,穿過原先的這條線二鳄,我么就有了二維空間,二維空間里的物體有寬度和長度媒怯,但是沒有深度订讼。你可以試一試,在紙上畫一個長方形扇苞,長方形內(nèi)部就是一個二維空間欺殿。

這里寄纵,為了幫助大家方便理解高維度的空間,我們用兩條相交的線段來表示二維空間脖苏。

為了向更高的維度前進(jìn)程拭,現(xiàn)在我們現(xiàn)在來想象一下二維世界里的生物。因?yàn)槎S空間沒有深度(也可以理解成厚度)棍潘,只有長度與寬度恃鞋,我們就可以將它理解成“紙片人”,或者是撲克牌K.J.A Q里的畫像亦歉。因?yàn)榫S度的局限恤浪,這個可憐的二維生物也只能看到二維的形狀汞斧。如果讓它去看一個三維的球體巫湘,那么他只能看到的是這個球體的截面授嘀,也就是一個圓苇瓣。

三維空間

三維空間大家肯定熟悉,我們無時無刻都生活在三維空間中坟募。三維空間有長度、寬度與高度。

但是濒募,我要用另一種思維來表達(dá)三維空間,只有這樣圾结,才可以向更高維度推進(jìn)瑰剃。

好,現(xiàn)在我們有一張報紙筝野,上面有一只螞蟻晌姚。我們就姑且把螞蟻君看作是“二維生物”,我在二維的紙面上移動歇竟。如果要讓他從紙的一邊爬到另一邊挥唠,則螞蟻君需要走過整個紙張。但是我們把這張紙卷起來呢焕议?成為一個圓柱宝磨,一個三維空間里的物體;這時螞蟻君只需要走過接縫的位置盅安,就到達(dá)了目的地唤锉。(對了!就是傳說中的蟲洞)換句話說别瞭,把二維空間彎曲窿祥,就得到了三維空間,我們就可以這樣來表達(dá)蝙寨。

再解釋一遍晒衩,在這個圖示上嗤瞎,螞蟻從A點(diǎn)消失,B點(diǎn)出現(xiàn)浸遗,你們想想猫胁,就是這意思,卷曲產(chǎn)生新的維度跛锌!

好了弃秆,開始進(jìn)入燒腦階段!

前三個維度我們可以簡單理解成長髓帽、寬菠赚、高。那么我們怎么理解四維空間郑藏?

四維空間

四維比三維多一維衡查,它是什么?是時間必盖!

想象一下拌牲,左邊有一個1分鐘之前的我,右邊則是現(xiàn)在我歌粥,將這“兩個我”看成兩個點(diǎn)塌忽,穿過他們連線,它就是四維空間里的線失驶。太棒了土居,四維空間出現(xiàn)了!

那么在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中我們可以看到過去和未來的我么嬉探?不能擦耀!因?yàn)槲覀兪侨S生物,活在三維空間中涩堤。 就像上文提到的眷蜓,那位二維生物只能看到三維物體的截面一樣,我們作為三維生物胎围,只能看到四維空間的截面账磺,也就是現(xiàn)在的你、我痊远、他垮抗;換句話說就是此時此刻的世界。

你們還可以么碧聪?我要開始講五維空間了哦冒版!

五維空間

首先我們要明確一點(diǎn),低維度生物不能意識到高維度空間發(fā)生的事情逞姿。我們從出生到現(xiàn)在辞嗡,都感覺自己在同一個空間里捆等。我們常說“隨著時間的推移”,其實(shí)就是沿著時間線向前续室,這條時間線就是四維空間里的那條線栋烤,換句話說,三維的我們沿著四維空間里的時間線向前走挺狰。

假如我們是四維空間生物明郭,我們就可以看到過去、現(xiàn)在丰泊、將來各個時段的我們自己薯定。但是,時間線只有一條瞳购,還記得前文中兩條線交叉话侄,將一維升級為二維么?那么現(xiàn)在学赛,在四維這條時間線的基礎(chǔ)上年堆,我再加一條時間線和這條時間線交叉,五維空間就出現(xiàn)了盏浇!

不懂嘀韧?沒關(guān)系!例子舉起來缠捌!比如說,你大學(xué)畢業(yè)參加工作译蒂,工作了5年曼月,現(xiàn)在是一名經(jīng)理,那么四維空間里你只能看到大學(xué)畢業(yè)的你以及成為白領(lǐng)的這條時間線上的你柔昼。 如果當(dāng)初你初中畢業(yè)就去學(xué)烹飪哑芹,現(xiàn)在是一名廚師。那么這就是另一條時間線上的你捕透。

在五維空間中聪姿,你可以看到成為經(jīng)理的你,也可以看到成為廚師的你乙嘀∧┕海總結(jié)的說,五維空間虎谢,你可以看到你未來的不同分支盟榴。

六維空間

OK 我開始解釋六維空間。現(xiàn)在的你如果想拜訪一下過去的你婴噩,怎么辦擎场?我們可以將四維空間中任意一條時間線彎曲羽德,這樣你就可以跳回以前,去見以前的你迅办。換句話說宅静,五維空間中,你可以“穿越”回到一條時間線上的過去站欺。

還是拿“經(jīng)理的你”和“廚師的你”舉例子姨夹,廚師的你感覺日子很艱辛,每天油煙嗆人镊绪,你想成為經(jīng)理匀伏,安安靜靜在辦公室里坐著。怎么辦蝴韭?五維空間中够颠,你可以穿越到你初中畢業(yè)的時候,告訴以前的你榄鉴,一定要繼續(xù)讀書履磨,上高中,考大學(xué)庆尘,做白領(lǐng)剃诅。不過這很費(fèi)力,而且風(fēng)險很大驶忌,初中畢業(yè)的你需要作出不同的選擇矛辕,每一種選擇都會產(chǎn)生一個新的時間線,一個不同版本的未來付魔。

你們還記得二維空間中螞蟻君和報紙么聊品?彎曲一個空間產(chǎn)生一個新的維度。對了几苍!我們直接把五維空間彎曲翻屈,產(chǎn)生六維空間。這樣妻坝,你就可以穿越到“經(jīng)理的你”這條時間線伸眶,看一看另一個版本的你。

七維空間

如果你能看到這里刽宪,恭喜你厘贼,你的腦洞已經(jīng)很大了。

好圣拄,我們繼續(xù)涂臣,七維空間走起來。還是那個例子,前面提到兩個時間線:經(jīng)理與廚師赁遗。初中畢業(yè)的你署辉,不可能只有這兩種選擇,而是近乎無限岩四。怎么解釋哭尝,你的每一個決定都在塑造出一個特有的你。你可以成為任何一種你剖煌。概括地說材鹦,初中畢業(yè)的你是一個起點(diǎn),所有的時間線耕姊。都從這個點(diǎn)向外輻射桶唐,數(shù)量是無窮大,那么最后茉兰,七維空間里的一個點(diǎn)尤泽,里面包含著“初中畢業(yè)的你”開始的無限種可能。

那么怎么畫出七維空間里的一條線规脸?我們需要另一個點(diǎn)坯约,但是這個點(diǎn)已經(jīng)包含了無限,如何再去找另外一個點(diǎn)莫鸭?那就是另一種開端闹丐。

沒關(guān)系,我們舉例子被因,你會懂得卿拴。前文中我們提到由“初中畢業(yè)的你”為開端而產(chǎn)生的七維無限點(diǎn);如果你小學(xué)畢業(yè)的時候就作出不同的選擇呢梨与?每一個選擇又會塑造一個不同的你堕花;那么以“小學(xué)畢業(yè)的你”為開端,就會產(chǎn)生另一個包含著無限時間線的點(diǎn)蛋欣。將這兩點(diǎn)連成一條線,就是七維空間的線如贷。

八維空間

還記得文章開始時提到的一維的線么陷虎?我們把另外一條線穿過它,就變成了二維空間杠袱。同樣的道理尚猿,我們來給七維空間升級。例子呢楣富,還是那個“你”凿掂。我們又找到了兩個點(diǎn),一個是由“大學(xué)畢業(yè)的你”為開端產(chǎn)生的七維無限點(diǎn),另一個是由“50歲的你”為開端產(chǎn)生的無限點(diǎn)庄萎。將這兩點(diǎn)連線踪少,與上文中那條連接“初中畢業(yè)的你”無限點(diǎn)“小學(xué)畢業(yè)的你”無限點(diǎn)的這條線相交。我們就得到了八維空間糠涛!

九維空間

好了援奢,講到這里,你其實(shí)可以想象出九維空間是什么樣了忍捡。我們把八維空間理解成那張報紙集漾,平平的。這時螞蟻君又出現(xiàn)了砸脊,不過它已經(jīng)進(jìn)化成八維空間生物了具篇,給它一樣的任務(wù),要他橫跨整個報紙去目的地凌埂,怎么辦驱显?將報紙?jiān)僖淮尉砥饋恚x洞又出現(xiàn)了侨舆。螞蟻君順利穿過蟲洞出現(xiàn)在目的地秒紧。也就是說,將八維空間繼續(xù)卷曲挨下,我們就得到了九維空間熔恢!

十維空間

這里我來總結(jié)一下,回顧上文臭笆,從零維到四維叙淌,我們經(jīng)歷了點(diǎn)、線愁铺、面鹰霍、體這個升級流程。然后四維空間又可以看做一點(diǎn)茵乱,充滿著三維空間中所有可能性的連線茂洒,這個連線就是時間。

從四維到八維瓶竭,我們又經(jīng)歷了點(diǎn)督勺、線、面斤贰、體的升級流程智哀。八維的點(diǎn),充滿著七維空間中所有可能性的連線荧恍。

八維空間繼續(xù)升級瓷叫。還是那個“你”,以八維空間的點(diǎn)為起始,我們必須想出所有的可能摹菠,每一種可能都與八維的這個點(diǎn)相連盒卸,最后,我們得到十維空間里的一個點(diǎn)辨嗽,充滿著九維空間中所有可能性的連線世落。

還能再升級么?不能了糟需,在十維空間中屉佳,我們找不到任何一個空間可以在劃出一個點(diǎn),因?yàn)橹扪海S空間就是一個點(diǎn)武花!

它包含著所有的宇宙、所有的可能性杈帐、所有的時間線体箕、所有的所有...........

從零位到十維,我們經(jīng)歷了這么多挑童,最后累铅,它還是一個點(diǎn)...... 有趣么? 謝謝您的閱讀站叼!



以上的都是原文娃兽,這讓我情不自禁想起一句話:

《易傳·系辭上傳》:“易有太極,是生兩儀尽楔,兩儀生四象投储,四象生八卦±觯”孔穎達(dá)說:“太極謂天地未分之前玛荞,元?dú)饣於鵀橐唬词?a target="_blank" rel="nofollow">太初呕寝、太一也勋眯。”


20171122GZ

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