四维空间的人类

From：果壳网_小小序

今天看到了分形的饼干，突然对四维空间感兴趣了。如果人类是四维的，那么会是什
么样子呢？

    有很多科幻小说描述了“虫洞”和“空间跳跃”的概念。如果这些概念成立的话，那
么可以确定这些科幻小说的人肯定在一个四维的空间内部。假设我们在这样的一个空间。
那么可以产生一些很神奇的事情。而且很多科幻或者现实的“很神奇”的事情都可以得到
解释。

    站在四维的角度描述三维世界的行为并不容易。我们可以简单地类比一下，站在三维
的角度观看一个二维的世界是个什么样子的。我们现在想象宇宙中所有的物体都投影到了
一个二维的无穷大的面上。这个世界上所有的东西都在这个面上存在投影。我们也会投影
在这个面上。但是我们能感知的所有东西都是面上的东西，我们并不能感知这个面之外的
情形。


- 平行宇宙

    因为所有物体都被投影在这个面上，所以在这个面的“附近”的一个面上，也一定有
全部物体的投影，这个面和我们所在的面应该差不多，可以想象，离这个面越远的地方，
和这个面的差别就越大。如果我们突然间可以“感知”到那个面的东西，显然我们会发现
这两个面在时间上有很强的连续性——这就是平行宇宙的观点。宇宙中所有的面组成了无
数的平行宇宙。越“接近”的宇宙越相像。一种误解是这种平行和时间有关。不是的，只
是因为变化是连续的才会造成这种“幻觉”。所有平行宇宙中的人都是同一个人，即一个
人死亡了，那么他在另一个平行宇宙（事实上是所有的平行宇宙中）也会死亡。并不会存
在哥本哈根解释中“永生”的人类。

    从这一点出发可以得到很多有趣的“事实”。现在我们忽略掉平行宇宙的影响，看看
从微观物理到宏观物理，这种设想会带来什么样的理论。


- 瞬间消失的粒子

    微观物理上，经常描述“瞬间出现和消失的粒子对”。如果在四维空间上就很好理解
了。假设四维的太阳会不停地发射粒子，那么只有“平行于”我们所在平面的粒子才可能
永久的出现在这个平面内，否则，他们都会在一瞬间出现，然后消失掉（进入其他的平面
），从微观上来看，就是宇宙中很多粒子都在不停地“出生”和“消逝”。因为三维的宇
宙的能量是平衡的。如果没有外界的干扰，那么进入和离开二维平面的粒子数量也就是平
衡的，这会给我们一种“二维世界也是能量守恒”的假设。如果粒子间的相互作用是三维
的，那么我们可以发现一些粒子因为“神秘”的原因而产生“神秘”的相互作用。比如说
，我们会发现宇宙的质量大大地大于我们能观测到得质量，我们会发现有暗物质的存在。
但其实，暗物质只是还没有进入这个平面的粒子而已。根据暗物质和真实物质的质量比，
以及粒子运动的速率，我们甚至可以推断出我们所在的三维宇宙的大小。

    因为粒子只会按照三维的直线运动，除非我们能观测到强力的力量能影响三维世界的
运动轨迹，否则我们看到的粒子永远都只会“出现”和“消失”，要让粒子能够“瞬间”
出现到另一个地方，需要粒子在三维空间做曲线运动，而这需要很大的三维质量。很显然
黑洞有这么一种作用，这也许就是黑洞总和虫洞相联系的一个原因吧。


- 超级英雄们

    现在我们回到宏观世界。假设人类是三维的，而人类因为自己的限制，只能感知到在
二维世界中的自己，那么一旦有人能感知到三维的自己，那么会出现什么情况呢？

    首先，最先想到的是这样的人显然可以拥有“瞬移”的能力。只需要在三维空间运动
，使自己脱离二维的平面，然后再在另一个地点进入二维平面即可。但是，这种能力也不
是无限制的。因为虽然只有在二维世界中存在的东西才会被我们感知到，但这个宇宙中其
实所有的东西都是三维的，因此我们依然无法进入一个二维空间的密室——因为它在三维
空间上依然是封闭的！但是，如果有密室不小心被制造成一个“三维的管状”物，那么我
们是可以“瞬移”进入这个区域的。

    这里说的“瞬移”其实并不是立即出现和消失。相反，仅仅是在一处消失，然后过一
段时间再另一处出现而已。我们假设这里的时间是正常的，那么除非我们所在的二维空间
本身是弯曲的，否则我们消失又出现的时间可能比我们直接运动花费的时间更多。而弯曲
二维空间需要很大的质量，这意味着短距离的真正“瞬移”几乎是不可能的。

    现在我们来看视觉。假设人能拥有真正的三维视觉，他能看到什么呢？因为能看到三
维空间物体的运动，他就能“感知”到过去和未来。但是这种感知是十分短暂的。这和一
些电影中的“预见未来”恰好十分符合。可以想见，他可以“看到”一个物体即将在二维
平面运动。或者一个物体曾经在二维平面运动的轨迹。然而除此以外这并不能给我们提供
太多的帮助。

    下面是触觉和行动能力。如果我们能改变非平面的三维空间的物体，那么这些改变就
可能对二维空间本身造成影响，比如我们弯曲一把三维空间的勺子，并改变它“穿过”二
维平面的位置，我们会发现勺子自行弯曲了。如果这种改变是通过意念进行的。那么这就
和某些特异功能的说法不谋而合了。


- 次空间，跳跃的宇宙飞船

    我们回到最初的话题。如果我们通过虫洞的时候不小心迷路了，会发生什么事情呢？
如果我们的感知仅仅存在于这个二维世界，那么我们根本不可能到什么“次空间”，因为
我们在这些空间毫无感知！我们在跳跃过程中拥有什么感知，和我们在三维空间中有什么
感知能保存下来有很强的关系。假设我们什么都不能感知。那么我们会在跳跃的一瞬间失
去意识，假设这时迷路，那么所有的船员都会进入“睡眠”当中，直到我们再次回到我们
二维的世界。这时我们会发现几乎在“一瞬间”，我们到了另一个不可知的地点，而且时
间上过了很久，这恰好符合“百慕大”相关的传言。


- 四维世界

    通过想象一个三维的人类只拥有二维的感知，我们很容易可以将其扩展到四维的人类
只拥有三维的感知上。我们可以发现至少这个宇宙并不会存在“真实”的四维物体。否则
我们很早就观测到超立方体的存在了。即使我们活在四维空间，我们的世界也肯定不是完
全四维化的。很多科幻中提到的事实，其实都可以推导出四维空间的存在性。但是这一点
又和我们无法观测真正的四维物体在三维上的投影相矛盾。也许里面有一些我们并不知道
的空间限制存在。

    可以想象，如果我们真的活在一个四维的空间中，那么变形金刚和如意金箍棒的存在
就很正常了。佛经所说的“三千大世界”，以及《鬼吹灯》对佛眼的描述也可以得到解答
。很多科幻小说中存在的奇特现象，都仅仅是某些人或者技术拥有了感知三维以外空间的
能力而已。你也可以知道到底天堂或者地狱在哪里，以及灵魂以及轮回这些问题的答案。
所谓的觉醒或者接引或者末日审判等等，可能仅仅是我们重新获得了感知完整的四维空间
的能力而已。人们的幻想，好像和高维的空间息息相关，这是一件很奇妙的事情。

    如果我们真的存在在一个更高维度的空间中，还会有哪些神奇的“事实”存在呢？还
会和哪些科幻小说中的描述相符呢？一起来讨论吧 :-)

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文艺范儿和极客叠加态

我们大脑的构造是不可能完成四维建模的… 
“愚蠢的人类哇哈哈…”

木容

恩不错，这是一个思想的游戏，前面的很不错，后的百慕大的很有问题，关于奇妙的说法，有点无厘头，我觉得这个事情不好神秘化，咱消遣小说什么鬼吹灯仙侠科幻都很好，但别玩真的，他使得我们往这方面求真思考，可以。

要当真事情就太可怕，例如把四维解释很多事情说他多么有力量多么神秘，那和宗教区别是什么？新造的宗教我不知道是个啥感念，也不好说新的宗教有什么可不可的。

毕竟老的 在那里好好的。

但确实很过。至于四维的空间可不可以存在，我觉得可以存在，但就像理论物理说的那样应该很小，小到h更小，大的吗？

怎么说，请考虑引力问题。和史瓦西半径。