未曾經(jīng)歷過的你永遠不懂
什么是“多維空間”?簡單來說,相鄰的兩個維度,表示的必須是“對應(yīng)”關(guān)系。比如,二維平面圖形與三維立體圖形的對應(yīng)。
一個正方體,它在二維平面,只能表示為平面圖形。如果這個立方體在三維立體空間中翻轉(zhuǎn)了一個角度,使得此時二維平面的圖形與之前完全一致,我們就無法從二維平面圖形中發(fā)現(xiàn)立方體的變化。這就是必須建立三維空間的意義。
同樣的,在更多維度中,我們必須相信,它也存在不能直接發(fā)現(xiàn)的變化。這就是多維度空間建立的意義。
我們做兩個完全一樣的板子,在板子上鉆幾個孔。一條線從第一個板子的一個孔穿過,與第二個板子的任意一個孔相連。
現(xiàn)在,只考慮板子上的前兩個孔的連線,這樣一共是四個孔。將兩個板子平行放置好,再規(guī)定一個距離,比如1。此時兩個板子相互對應(yīng)的孔,距離也必然是1。將對應(yīng)的孔,用線段相連,可以得到,線段為1。
我們讓同一個板子上的兩個孔之間的距離也是1。第一個孔與第二個孔的連線,線段為1。
現(xiàn)在,將第一個板子上的第一個孔與第二個板子的第二個孔相連,它也是一條連線。這樣我們就得到一個三角形。它的兩條邊都是1,所以它是等腰三角形。第一個板的第一個孔與第二個板的第一個孔,線段為1。第一個板子的第一個孔與第二個孔,線段也是1。兩條線段形成一個夾角。
保持這兩個板子的平行狀態(tài),同時移動板子,則夾角的角度改變。
第一個板子的第一個孔與第二個板子的第二個孔,線段長度將隨著夾角的變化而變化。這條線段是等腰三角形的底邊。而等腰三角形的腰長為1,根據(jù)三角函數(shù),就可以求出在任意一個角度時,這條線段的長度。
同樣的道理,如果我們將板子固定,也就是保持夾角不變。那么,只要調(diào)整同一個板子上相鄰兩個孔的距離,第一個板子的第一個孔與第二個板子的第二個孔的連線,長度也會改變。
板子的角度或者孔之間距離發(fā)生變化時,兩個板子孔與孔之間連線也隨之變化,我們可以求出每一個變化時,連線的長度。反過來,知道了線段長度的變化,我們也可以猜測,它來自于板子角度,或者孔之間距離的變化。但是從結(jié)果來看,我們不能確定,它究竟是因為板子的角度,還是因為孔之間的距離。所以,我們需要用一個特殊的方式分辨。這就是“群論”的產(chǎn)生。
現(xiàn)在我們用三個板子。這三個板子的位置是固定的,孔與孔的距離也是固定的。通過孔在板子上的位置,我們可以精確計算出,孔與孔連線的長度。
每個板子上都是5個孔。讓第一個板子的第一個孔,通過第二個板子上的任意一個孔,與第三個板子上的第一個孔相連。
如果我們只檢查第一個板子和第三個板子,就會發(fā)現(xiàn),它們的第一個孔是相連的。我們可以畫一條直線段來表示。這就是“恒等元”,也就是二維平面。
但是,如果檢查第二個板子就會發(fā)現(xiàn),這條線只有在它也通過第二個板子的第一個孔時,才是直線。
如果它通過第二個板子的其他的孔,它就不是一條線段,而是兩條線段。
因為孔的位置不同,所以我們可以計算這兩條線段的長度,確認它是從第二個板子的哪一個孔通過的。
第二個板子就構(gòu)成了三維空間。連線在第二個板子的任意一個孔通過后,我們檢查第一個與第三個板子的結(jié)果,都與二維平面一致。
所以,我們必須從二維平面,進展到三維空間,并且在二維與三維之間,建立對應(yīng)關(guān)系。
通過計算兩條線段的長度,我們就能夠準確知道,這條連線在三個板子上所通過的孔的位置。
如果增加一塊板子,它就必然多一個維度,所以就有了四維空間。
同樣的,增加到10塊,它就是十維空間。由于我們必然可以從線段的長度,判斷它在每一個板子上的孔的位置,所以多維度也是可以計算的。只是這個計算將非常繁瑣。