一张图让你看清楚从0维到10维的终极解释

发布网友 发布时间：2022-09-29 21:56

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热心网友 时间：2024-03-17 09:47

http://mt.sohu.com/20161009/n469833420.shtml

长假期间，知著转发了一篇关于《****一张图弄明白从零维到十维空间****》，没想到引发了最火爆的转发，目前为止，有50多万的点击率，评论也有数百条。该文的原文是转自公号“商老师的设计学堂”。

不过，看了这个估计还有很多争议。七祖虽然毕业于华中科技大学和复旦大学，但只是文科生，尽管属于科幻迷，但对于高能的物理学还是知之甚少，我找到两个材料可以参考：一个是好玩版本，一个是严肃版本。

《从0维到10维的通俗解释》
　　0维，就是一个点，没有长宽高
　　1维：一根线
　　2维：长宽
　　3维：长宽高
　　4维：加入时间线，在4维空间的人可以随意访问未来和过去的任何一点，但无法改变未来和过去。

5维：可以改变未来与过去，4维空间的人回到过去所做的任何事，都会立刻影响到这条时间线的所有事情，但5维空间的可以看到所有时间线，也就是说，在5维空间里的人是能够预见到所有蝴蝶效应的，可以参见《黑衣人3》里的那个预言家，他可以看到所有时间线，任何当前的行为，都会让他看到某个时间线因此而消失了，或者某个可能性将会被选择。但一旦某个可能性被选择了，那么其他的时间线就消失了。

换句话说（按照前面的规律），4维空间的人看到的只是某一条时间线里发生的所有事情，他无法从一个时间线，跳到另一个时间线，但5维空间的人可以给4维空间的人提供这样的可能性，他可以非常确定的告诉4维空间的人：你现在只要做某件事情，就可以导致你未来得到某个结果。
而4维空间的人显然是不能做到这一点的，因为即使4维空间的人回到过去改变了某件事情，由于蝴蝶效应，他也无法预料到改变这件事情所能够带来什么结果，只能在改变之后才看到。

再换句话说，4维空间的人只能看到5维空间的人所看到的所有时间线中的一个截面，如果让一个5维空间的人给一个4维空间的人表演神迹，那就是在4维空间里的人眼前，这条时间线会被5维空间的人随意变化。
5维空间的人搅动一下咖啡杯，或许4维空间的人就能看到未来的他在某个时刻的衣服从蓝色变成灰色。
　　但是，5维空间的人无法改变因果，也就是说他必须通过影响4维中的某个坐标来达到修改时间线的目的，换句话说，他必须通过因果关系来修改命运。

就像是《星际穿越》中老爸Cooper在书房里面传递信号给过去的女儿，那个书房是一个四维超立方体，如下图所示，在更高维空间，Cooper只是进到了四方体的一个面上。
而另一个面上是他女儿的房间，通过第五维，这两个遥远的空间被连到一起，这个概念和虫洞是一样的。由于光线在低维中穿行，也就是图中的面上穿行，Cooper左右上下都能看到女儿卧室的不同角度，而且前后也可以（这是四维超立方体！想想为什么？）

（ 四维超立方体的中的Cooper在六个方向上都可以看到女儿）

这第五维并不只是空间的第四维（物理学上的高维通常都只是更高的空间纬度），而是一种可以同时看到三个低维和一个时间纬度的更高纬度，用电影里的话说，在这个五维空间里，时间变成了物理的空间纬度，可以同时看到所有时间点。
所以诺兰把四维超立方体进行了时间上的拓展，在Cooper 看来，三个方向上，女儿的房间被时间展开，于是由6个方向上可以看到的6个房间，变成了无数个根据时间流逝方向展开的房间，如下图：

那么他怎么推动书呢？根据电影的假设（也是物理学的假设），引力是可以穿过高维的，而根据爱因斯坦的广义相对论，引力只是时空的扭曲，时空的扭曲就像高山谷地，而物体的运动只是自然地跟随它们在这扭曲时空中的“世界线”，时空扭曲发生变化，“世界线”也会发生变化，所以通过引力可以改变时空扭曲，进而改变世界线，让物体的运动发生变化。于是电影中每个时间方向上都是物体的“世界线”，就像琴弦一样。
Cooper一开始打墙的时候，这些弦就产生波动，也就是世界线开始变化，在时间流动方向传播。
简单来说，Cooper可以通过拨动物体的“世界线”来作用于物体。
仔细看电影的话也会发现，Cooper后面拨动手表指针的时候其实也是在拨动指针的“世界线”。

6维（开始越来越难理解了）：6维空间的人不仅可以看到所有的时间线，更可以随意将各个时间线里的事物彼此交换，也就是说6维的人可以随意修改命运，假设一个5维空间的人，看到这样一条时间线：如果一个人在某天某日出门的时候迈左脚，那么十年之后这个人就会变成百万富翁，那么5维空间里的人如果想触发这条时间线，那么他必须回到过去，让那个人出门迈左脚，但是对于6维世界的人来说就没那么麻烦，6维世界的人会问：“你想让他进入那个十年后变成百万富翁的时间线是吧？好的！”然后手指一弹，这条时间线就变成了“十年后他成了百万富翁。”。
然后5维空间的人一看，矮油那个人真的当初出门迈了左脚，而且没有被任何人影响，他就是自然而然地出门迈了左脚。
　　换句话说，对于6维空间的人来说，时间线是可以被随意切换的，如果一个6维世界的人对一个5维世界的人展示神迹，那么就是在5维世界的人眼里，他看到的所有时间线在不停变化着。
（下图为超立方体）

说到这里必须引入一个维度扩展的方*以便帮助接下来的理解了：维度扩展的方式（其实就是不同的手段但最终导致的结果是一样的，都是维度扩展）有：
　　1，低维到高维，只需要覆盖所有的低维就可以成为高维，但这个“所有”意味着无限多，比如，无数个点组合在一起就成为了一条线，也就是0维变成了1维，但实际对于0维的生物显然是不可能的。

三维到四维也是一样，只需要覆盖所有的三维，举个异曲同工的例子：按照物理学家的解释，时间实际上就是物质的运动而已，当所有物质停止运动，那么时间也就停止了，这里说的所有物质停止运动，包括微观粒子如电子原子都统统静止，同位素衰变都停止了。
时间也就等于是静止了，在黑洞表面，时间就是静止的。
　　2，只需要将本维度所能观察到的看成只是一个截面，一个片段，然后想象所有的截面，能够随意访问所有截面的就是高维生物。
　　比如，对于3维空间的生物来说，此时此刻所发生的就是一个截面，你可以想到其他时间发生的事，但你看不到。
　　3，用折叠，跳过的方式访问，这个不用多说了。

4，能够创造出另一个低维的人必定是高维的人，比如3维的人可以随意创造出0维、1维、2维（当然实际上是创造不出来的，这里只是比喻），但你让一个1维的人画出另一条1维的线，就不可能。

那么，结合以上的方*，5维空间的人看到的截面是什么呢？那就是所有时间线，但他看到的只是有限的可能，他可能会看到，有个人在某个时间出门，会有：迈左脚，迈右脚，摔出去这三种可能，然后导致的后来的时间线结果是：百万富翁，千万富翁，亿万富翁。但他无法说出，如果这个人在那个时间出门是跳出去的会怎样？他无法做出这样的预言，5维空间的人只能来到那个坐标，让那个人跳出去，然后，在5维空间的人的眼前，才会出现这条时间线，当然，接下来，他仍然可以随意影响时间线，再次来到那个坐标，让那个人迈左脚出门。但是出门的方式有无限多的可能性，5维空间的人无法覆盖所有的可能性，他只能一个一个试出来，但“所有”意味着不可能通过一个一个试的方式试完，可能性是无限的。
　　接下来就轮到6维的人展示了，6维的人不仅看到了所有时间线，更看到所有可能性，他可以创造时间线，他可以告诉5维的人，你要想他将来变成万亿富翁，只需要让他出门时光脚。然后5维的人这么一试，果然在他面前就又多出了这么一条时间线。
　
　　前面的6维，已经覆盖了这个宇宙中能够发生的，所有的事，还有什么是7维的人能做而6维的人不能做的呢？那就是这个宇宙。

宇宙大爆炸理论（同样是猜测没有被证实，但几乎算是被当作被证实了，我认为以人类的智慧不可能完全证明，所以就这么着吧）认为，我们的这个宇宙，是从一次爆炸开始的，而宇宙大爆炸之前是没有空间时间的。时间，只能是这个宇宙的时间，空间，只能是这个宇宙的空间。

从微观上看，这个宇宙所发生的一切，实际上只是各种粒子的运动罢了，时间线、可能性，归根结底都是粒子的变化。而一切一切的变化，都起源于那次宇宙大爆炸。

想象一场桌球，宇宙大爆炸，就相当于第一下的开球，之后衍生出的所有时间线，所有可能性，都依赖于那个开球。6维空间的人可以看到时间线上所有的可能性，但他看不到“根本不可能的可能性”。

什么叫做“根本不可能的可能性”，换句话说，你的开球，一下就把一个桌球给打碎了，那么接下来不管是什么变化什么可能性，你都不能说那个桌球会入袋，这个结果已经从一开始就完全被排除了。

宇宙大爆炸就是这样一种*，它决定了之后的所有可能性，波函数可以描述某个事件发生的概率，但它不能够描述负空间，那是无法被计算的。
　　然后生活在7维空间的人，就是这样一种“能够看到不可能的可能性”的人，7维空间的人，可以看到其他的开球，也就是其他的宇宙大爆炸，也就是其他的平行宇宙。

也许这样想不太好理解，让我们再换个角度，作为一个6维空间的人，他所看到的任何可能性任何时间线，都是基于几个最基础的物理常数：比如光速、普朗克常量，以及其他的种种人类迄今为止发现的或尚未发现的常量。物理常数决定了微观粒子的运动，也就决定了宏观世界的运行方式，那么假设我们修改一个常量会发生什么事？没有人知道，也许按照这个常量推算下来这个宇宙可能就没法存在下去了。但是，根据人择理论，在我们眼中的没法存在也许并不是真正的没法存在。

所以让我们想象一下，一个7维空间的人和一个6维空间的人会发生这样的对话：

7维人：如果那个人以每秒钟80万公里的速度出门，那么那个人十年之后将会成为宇宙之王。
　　6维人：看了一下，惊呼道：“不可能！这个宇宙里能够达到的最快的速度也才只有30万公里每秒。”
　　7维人：神秘的一笑：“是么？但是在另一个宇宙里，最快的速度*是九十亿公里每秒。”

对话到此已经足够说明问题了，在6维空间里的人眼里，以每秒钟80万公里的速度出门，就是所谓的“不可能的可能性”。

8维：更特么简单了，7维世界的人看到的，是其他的宇宙大爆炸，其他的宇宙常量，但在8维世界里的人，他能看到的是那些有可能出现而未能出现的宇宙大爆炸。也就是其他宇宙大爆炸的可能性（太特么狡猾了，太取巧了）

在这里，7维到8维，可以参照前面的5维到6维的解释来理解，拿桌球比喻，8维的人能够说出所有的开球，包括把球击碎、击飞等等等等

9维：8维的人看到了其他宇宙大爆炸的可能性，那么9维的人呢？自然是看到了那些“不可能发生的宇宙大爆炸的宇宙大爆炸”的可能性啦。参照6维到7维的解释，过！

还是多说点吧，当8维的人将所有可能性都覆盖到的时候，也就成为了9维。还是用桌球来比喻，你不管怎么开球，总还是要用一个杆子击球的，然后就有些奇葩用JJ击球，这显然就是犯规啊！

我觉得这里要引入人择原理了，所谓不可能也不是不可能，而是人类无法理解的存在而已

所以到此就看出了弦论的局限，你再往上忽悠该怎么忽悠啦？
　　
10维：弦论表示到头啦！参照7维到8维的解释。

...文章版权为商老师的设计学堂个人所有...

..图片均为商老师手绘..

事情是这样的，这周我给学生讲3dmax的课。为了让学生了解三视图我就顺便科普了一下什么是零维、一维、二维、三维空间。讲完不过瘾，感觉一支粉笔一块黑板讲维度是一件很爽的事情，那么.........接下来
　　请同学们打开脑洞，看我用一支笔几张纸来为同学们展开从零维空间到十维空间之旅吧！

声明：本文中的理论均依据弦理论物理的知识，结合简单的图示和通俗的道理来解释，不是信口开河，具有科学依据。

零维
　　让我们从一个点开始，和我们几何意义上的点一样，它没有大小、没有维度。它只是被想象出来的、作为标志一个位置的点。它什么也没有，空间、时间通通不存在，这就是零维度。

一维空间

好的，理解了零维之后我们开始一维空间。已经存在了一个点，我们再画一个点。两点之间连一条线。噔噔噔！一维空间诞生了！我们创造了空间！
　　一维空间只有长度，没有宽度和深度。