超立方体在测距数论和计算机科学中的应用
上QQ阅读APP看本书,新人免费读10天
设备和账号都新为新人

1.1 世界本来是四维的[10]

人们难以想象四维除了 3 个相互垂直的方向以外,还有与其相垂直的第 4 个方向,这就如同二维生物同样难以理解三维一样。

例如,有一个三维球体,沿着垂直于平面的第三维方向穿行而过,二维生物首先看到一点,然后变成一个小圆,小圆变大,接着变小,最后变成一个点而消失,二维生物觉得这种现象非常离奇。

要是把空间概念扩大到四维,并且做一类比:有一个四维“超球”,沿着垂直于大家所在的三维空间的方向穿行而过,那么大家首先会看到一点,然后看到一个小球,小球变大,接着变小,最后缩成一点而消失,这似乎也很离奇。其实人们看到的这个三维球体就是四维超球在三维空间上的投影,这与平面上的圆是三维球体在二维空间上的投影是完全一样的道理。

“多维空间”不是数学上的趣味游戏,人们正在探索它蕴涵的物理意义。19 世纪末,数学家闵可夫斯基探索过四维空间,为相对论的诞生准备了条件。在爱因斯坦的狭义相对论中,除了三维空间外,将时间作为第四维,于是构成“四维时空”。虽然时间是一个现实的物理概念,人们所赖以生存的三维空间只是四维空间的一种投影,在通常所画的三维立体图里,看不到时间的影子,但谁也不怀疑时间的客观实在性,谁都明白时间在流逝,所以说客观世界是四维世界。