第五十九章 給孩子科普正確的維度概念

-

這天，在討論人類是幾維生物的這個話題上，雨城和姐姐天美產生了兩種不同的觀點。雨城認為人類是三維生物，但姐姐天美卻認為這個世界並冇有真正意義上的三維物質，人類所能看到的一切，包括宇宙天體，其實都是三維空間中的四維物質。雨城見說不過姐姐，便打算找母親來證實自己的觀點，於是倆人找到母親，便將各自不同的觀點闡述出來。

母親聆聽後，並冇有直接否認他們的觀點，反而向他們提問，詢問他們對維度的理解。

姐弟倆相互瞥了一眼，雨城開口道：“根據科學的角度……”

“不不，不是科學的角度，而是數學的概念……”母親提醒道。

“啊？”雨城有些驚訝，隨即愣了一下。

“冇事，你繼續說你的。”母親微笑著說。

雨城略作思考後，繼續說道：“據說我們目前所處的宇宙，共有十一個維度：零維，相當於一個奇點的存在，冇有物質，冇有時間與空間；一維，是冇有寬度的一條線，是兩個點或無數個點整合的；二維，則是一個冇有高度，隻有長和寬的平麵；三維，則是在二維上加上一個高度的立體；四維，則是在三維的基礎之上，加上一個時間線的概念；五維，則是在四維的時間線上，擁有更多的時間點，並且每一個時間點都可以分出不同的時間線；六維，把五維的每一條時間線都可以扭曲並且相連；七維，有無數條時間線從該點向外輻射；八維，則是將兩點連起來所得的線與之前兩點所連的線相交；而九維，就是彎曲一個空間會產生一個新的維度；十維，包含著所有的可能性，所有的時間和空間，所有的所有；最後的十一維，是由十維空間加上記憶和感知構成的超凡維度空間。”

“嗯，不錯，”母親點點頭，“但說了那麼多，難道你就冇有發現什麼嗎？”

雨城眼珠子一轉，思索片刻後，緩緩開口說道：“感覺，好像四維以上，基本全是純胡扯了。”

母親輕輕笑了笑：“其實，你和姐姐之前說的，也都冇什麼問題。但這都隻是一種相對的俠義概念。因為我們現實生活中的物質都不能僅用三維來定義，因為這些事物都會隨著時間而不斷變化，這都是屬於四維範疇的。也就是說，這個世界是冇有真正意義的三維物質的……”

聽到這，姐姐的臉上不由自主地流露出得意的神采，她如沐春風地擺了擺頭，並朝著雨城炫耀著自己的勝利。但雨城並無任何惱羞成怒的情緒，隻是稍微做出個滿不在乎的表情。

“那螞蟻算生活在三維世界中的二維生物嗎？媽媽。”雨城問。

母親笑著反問：“這話怎麼說？”

“因為螞蟻的世界中隻有二維視覺啊。”

“這話你都是聽誰說的？”母親不由輕輕笑了起來：“首先螞蟻並不是一個平麵生物。其次，說螞蟻的視覺完全冇有立體感，這話是冇有任何科學根據的。因為螞蟻隻是過於渺小，就像我們人類，正常情況下，我們人類也是感受不到地球是圓的，甚至會以為地球是平的。這裡最直觀的原因是主要因為我們人類太渺小了，同理，螞蟻也是如此……”

聽到這，姐弟倆不由同時朝窗外瞥了一眼，發現還真是如此。母親繼續說：“螞蟻平時之所以很難感受到人類的存在，其實並不是因為螞蟻看不見人類，這裡最直觀的原因是因為人和螞蟻體型相差懸殊。因為人類在螞蟻的眼中就如同人類眼中的大山，無法看清全貌。對於人類來說，要看清大山的全貌，通常會選擇遠離一些的距離。同樣的，螞蟻也會采取類似的方式來看待物體。但由於螞蟻本身就過於渺小，眼睛也就相應的非常小，這直接導致它們視覺能力上的受限。以前不是有句古詩嗎？‘不識廬山真麵目，隻緣身在此山中’，道理基本都和這差不多的。其實要是說到螞蟻的話，飛蟻可是螞蟻當中最能直觀證明螞蟻也是有感知深度能力的證據之一。在我們現實生活中就有個非常典型的例子是，當螞蟻爬到一個騰空的物品上時，它們是不會直接跳下來，這就說明螞蟻是能感受到底下存在一個深遠而危險的空間的。除此之外，也有科學研究表明過，螞蟻能夠看到前方凸起物並做出反應。科學家將螞蟻按體型大小分為兩組，並在它們回巢的路徑上設置障礙物觀察其反應。結果發現，兩組螞蟻均不會爬過障礙物，而是繞道避開。較大體型的螞蟻在距離障礙物約十七厘米時開始繞道，而較小體型的螞蟻在距離障礙物約五厘米時才改變路線。這表明螞蟻能夠看到有深度的物體，且螞蟻的視覺能力與其體型相關。此外，螞蟻並非完全依靠資訊素尋找歸巢路線，它們能夠繞過障礙物回到原本的歸巢路線，說明螞蟻也是具備三維視覺的。如果僅憑視覺來定義維度的話，那麼地球上大部分食草動物都是二維生物，因為食草動物主要以單眼視覺為主，缺乏視線交叉，因此冇有距離感和立體感。而我們人類之所以能夠獲得立體感，主要是因為雙目視物的距離差異導致的。這一點在陸地上的獵食性生物中尤為明顯，因為它們通常具備和我們人類一樣的雙眼視覺。”

“那麼說，螞蟻也是三維生物咯？媽媽。”雨城感悟道。

“怎麼還三維啊？”姐姐略顯不屑地看了一眼雨城：“媽媽剛纔不是說了嗎？我們現實生活中的物質都不能僅用三維來定義，因為這些事物都會隨著時間而不斷變化，這都是屬於四維範疇的，你知道嗎？其實這個世界是不存在什麼所謂的一維、二維什麼的，甚至就連維度都不是真實存在的，知道不？是吧，媽媽？”

姐姐說著，麵帶微笑著看了一眼母親，然後繼續說道：“就拿二維來說，這個世界是不存在真正意義上的二維的。因為這個世界無論多薄的東西都有自己的厚度的，即使是誇克，理論上隻要被放到無窮大，都跟個宇宙似的。就像印在這些東西上的圖案，表麵上看著像二維，但你隻要把它放大到一定的程度時，你就會發現這些油墨也是有非常驚人的深度的。”

“那影子呢？”雨城問。

姐姐當時就白了他一眼：“你問的這個問題都問錯了，你知道嗎？因為影子隻是不透明物遮擋住光線的傳播形成的較暗區，跟維度是冇有任何關係的。對吧，媽媽？”

母親看著姐弟倆，微笑著說：“姐姐說的對。其實維度隻是一種數學概念來的，並不是實質性的存在。雖說愛因斯坦曾經也提出過四維的概念，但並不是現在的許多人所曲解的那樣。因為愛因斯坦認為：‘時間’與‘空間’並不是絕對的，隻是相對存在。因為物質隻有在空間中運動，纔有時間的概念。如果冇有空間，冇有物質，也就冇有宇宙，更不存在時間；時間因物質的運動而改變，空間因為物質的存在而彎曲變得不均勻。維度作為一種數學概念，隻存在於數學中，是數學中獨立參數的數目來的。其實無論是‘維度’，還是‘緯度’、又或是‘時間’，都隻是人類發明的一種計量概念，是冇有任何實質性的，就像數字一樣，是人類為了便於理解這個世界所巢狀的一種框架。這就是為什麼四維以上，維度基本冇有一個統一的概念，因為這全是人們胡編亂造的，又不是實質存在的。包括我們日常使用的數學單位，如：長度單位中的‘丈’、‘尺’、‘寸’，重量單位的‘斤’、‘兩’、‘克’，以及時間單位的‘分’和‘秒’等，都是我們為了更好地理解世界而設立的框架。以前在冇有時鐘的古代，人們隻能依靠影子來計量時間。因此，人們發明瞭一種名為《日晷》的計時器。那時候可是冇有‘分’和‘秒’的概唸的，直到一六五六年一款名為《鐘擺》的時鐘出現，人們纔有了‘分’和‘秒’的概念。然而，這並不意味著‘分’和‘秒’原本就是實質存在的，時間也隻不過是人們用來測量物質運動過程的計量單位而已。”

-