人類進(jìn)入四維空間會(huì)有什么變化,科學(xué)家證實(shí)四維空間的真實(shí)性
自四維空間這個(gè)概念被提出之后,我們對(duì)四維空間越來(lái)越好奇。生活在三維空間的我們,卻幻想著能夠進(jìn)入更高的維度,那么人類是否能夠進(jìn)入四維空間呢?如果進(jìn)入四維空間又會(huì)發(fā)生什么呢?在探討這個(gè)問(wèn)題之前,我們需要明確四維空間和四維時(shí)空這兩個(gè)概念是完全不同的。從字面上看,四維時(shí)空包含了三個(gè)要素:維度、時(shí)間和空間。我們生活的世界就是一個(gè)典型的四維時(shí)空,由三維空間和一維時(shí)間組成。在這個(gè)世界里,我們可以在空間上保持靜止,但時(shí)間卻始終在不停地流逝。因此,在四維時(shí)空中,并不存在絕對(duì)的靜止?fàn)顟B(tài)。相對(duì)地,四維空間僅涉及維度和空間兩個(gè)要素。值得注意的是,在討論四維空間時(shí),人們常常會(huì)與愛(ài)因斯坦相對(duì)論中的四維時(shí)空概念混淆。

實(shí)際上,這兩者在不同領(lǐng)域具有不同的定義。四維空間是一個(gè)純粹的數(shù)學(xué)概念,這里的維度是用來(lái)描述空間中坐標(biāo)的數(shù)量。我們熟悉的三維空間由長(zhǎng)度、寬度和高度這三個(gè)坐標(biāo)構(gòu)成。而在四維空間中,第四維是指與其他三個(gè)坐標(biāo)具有相同性質(zhì)的空間維度。因此,在數(shù)學(xué)上,四維空間是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的歐幾里得空間,可以拓展到無(wú)數(shù)個(gè)維度。而物理學(xué)上的四維時(shí)空則是指由時(shí)間和空間所構(gòu)成的時(shí)空結(jié)構(gòu)。這一概念最早由閔可夫斯基提出,并在愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論和狹義相對(duì)論中得到了深入的探討。四維時(shí)空將三維空間中的長(zhǎng)、寬、高三條坐標(biāo)軸與時(shí)間軸相結(jié)合,用來(lái)表示事物在不同時(shí)間內(nèi)的變化。對(duì)于身處其中的我們而言,四維時(shí)空的概念是比較容易理解的,但四維空間就很難想象了。

那么四維空間和我們所說(shuō)的三維空間到底有何不同呢?要想了解四維空間,我們先來(lái)看看低維度的空間是什么樣子的。低維度的空間有幾種定義方法,其中一種是用直線的數(shù)目來(lái)表示。比如,在一個(gè)點(diǎn)上,不能畫出任何直線,所以它是零維空間。在一條直線上,只能畫出一條直線,所以它是一維空間。在一個(gè)平面上,可以畫出兩條相互垂直的直線,所以它是二維空間。在一個(gè)立體中,可以畫出三條相互垂直的直線,所以它是三維空間。而四維空間就是可以畫出四條相互垂直的直線的空間。這樣的空間我們很難想象,因?yàn)槲覀冎荒芸吹饺齻€(gè)方向,而第四個(gè)方向在哪里我們不知道。我們之所以無(wú)法察覺(jué)到第四個(gè)方向的存在,是因?yàn)槲覀兊拇竽X以及思維都被三維空間限制住了。我們無(wú)法想象,也難以還原出四維空間的真正模樣。那么身處三維空間的人類進(jìn)入到四維空間又會(huì)怎么樣呢?

由于低維空間和高維空間的顛覆性差異,我們很難想象三維人進(jìn)入四維空間會(huì)發(fā)生什么。但是我們可以嘗試從二維到三維開(kāi)始思考。假設(shè)有一個(gè)二維世界,里面住著一些紙片人。他們只能在平面上移動(dòng)和感知,對(duì)于三維空間的存在一無(wú)所知。而我們作為三維生命,可以輕松地觀察和干涉他們的世界。比如說(shuō),如果一個(gè)紙片人被一個(gè)圓圈包圍起來(lái),他就會(huì)覺(jué)得自己被困住了,無(wú)法逃出去。但是我們可以把他從平面上拎起來(lái),然后放到圓圈外面去。對(duì)于紙片人來(lái)說(shuō),這就像是發(fā)生了魔法一樣。他突然消失了,然后又突然出現(xiàn)在了另一個(gè)地方。就好像我們能夠穿墻而出一樣。不過(guò),這樣做也有很大的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)紙片人被提升到三維空間時(shí),他的身體會(huì)失去平衡和穩(wěn)定性,因?yàn)樗臉?gòu)造只適應(yīng)了二維空間。他的內(nèi)部器官可能會(huì)露出來(lái),然后沿著重力方向掉落。同理,如果我們進(jìn)入了四維空間,我們也會(huì)遇到同樣的問(wèn)題。我們的身體沒(méi)有在第四個(gè)維度上的支撐力,所以我們的內(nèi)臟可能會(huì)暴露在外,然后沿著最小阻力的方向散落。因此,如果一個(gè)人進(jìn)入四維空間,很可能會(huì)立刻死去。

此外,科學(xué)家也提出了許多關(guān)于四維空間的猜想。其中一種比較普遍的觀點(diǎn)是:四維空間就是我們所熟悉的三維空間,再加上“時(shí)間”這個(gè)變量。也就是說(shuō),如果有生命存在于四維空間,他們不僅能夠感知到三維空間中的物質(zhì),還能夠感知甚至控制時(shí)間的流動(dòng)。在科幻小說(shuō)《三體》中,作者就曾經(jīng)描繪過(guò)四維空間的景象。當(dāng)主人公意外進(jìn)入四維空間時(shí),他發(fā)現(xiàn)四維空間與三維空間有著天壤之別。在四維空間里,所有的物體都變得極其微小,以至于可以看到它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。比如,在三維空間中,我們只能看到一個(gè)人的表面形象,但是在四維空間中,這個(gè)人的所有器官、血管、身體組織等都會(huì)裸露在外。我們可以設(shè)想,如果人類能夠進(jìn)入四維空間,當(dāng)他們回望曾經(jīng)居住的三維空間時(shí),三維世界變成一個(gè)透明的世界。

而且,四維空間能改變?nèi)S空間的運(yùn)行秩序。而此空間內(nèi)的生物卻對(duì)這些一無(wú)所知。就像我們?nèi)祟惸茌p松辨識(shí)二維生物的形態(tài)特征,及其生存規(guī)律。高維度生命對(duì)于低維度生命有著完全的掌控權(quán),這是宇宙中的生存法則。科學(xué)家認(rèn)為,進(jìn)入四維空間有利有弊,利在于人類的行動(dòng)或不再受時(shí)間限制。成為時(shí)間的主人。弊在于進(jìn)入四維空間后人體結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變。嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)危及生命。當(dāng)然,以上的一切還只是猜測(cè)。目前為止,人類甚至沒(méi)有觀測(cè)到真正的四維空間和四維物體,想要了解一個(gè)我們不知道也不能夠完全了解的四維空間還為時(shí)尚早?,F(xiàn)在的人類對(duì)四維的研究還處于理論和數(shù)學(xué)的階段。如果多維空間是真實(shí)存在的,相信科學(xué)家終有一天能夠?qū)⑵淦平猓⑼ㄟ^(guò)科技的力量進(jìn)入四維空間。