三维空间|为什么在三维空间无法造出克莱因瓶,也无法造出低于三维的物质?( 二 )


同样的道理 , 奇点就相当于处于能量平衡状态中的“无”(就像真空不空) , 然后受到来自奇点之外某一助推力的作用 , 扰动了能量平衡态 , 于是发生大爆炸 , 从而诞生出了正反宇宙(科学家已发现多种正反粒子) 。 看似138亿年的宇宙演变对我们而言似乎相当漫长 , 但对于奇点本身而言 , 就相当于量子真空涨落中的虚粒子对 , 只是一瞬间而已(可以结合爱因斯坦的相对论思考) 。 一旦宇宙膨胀停止或逆转 , 奇点诞生出来的宇宙万物就会归还能量 , 而恢复成奇点的初始能量平衡态——没有任何维度的“无”状态 。
所以 , 0维的奇点 , 既是万物归零的不存在 , 也是万物开始的存在 。
我们再说1维 。
1维是只占有长度一个维度的直线 , 可理解为由点的运动轨迹而形成 , 即所谓的“点动成线” 。 也就是说 , 一维直线是由无数的点沿一个维度方向聚集而成 。
或许不少人都会有这个疑问:既然0维没有任何维度 , 相当于不存在的点 , 又怎么会动成直线呢?或者说 , 直线又怎么可能是由无数的点聚集而成的呢?
这个问题我们此处先按下 , 等到3维的时候再一并分析解答 。
我们再说2维 。
2维占有两个维度——长和宽 , 将一条直线沿着另一维度进行弯曲 , 会形成二维曲线 , 一维直线运动扫过的面积 , 会形成二维平面 , 即所谓“线动成面” 。
思考分析:关于直线弯曲形成二维曲线 , 也许会有人持不同观点 , 认为曲线上任何一点都能用一个独立参数坐标来表示 , 所以即使是曲线仍是一维的 。
解释:此种理解是数学上的定义 , 在数学上直线无论被弯成怎样的曲线 , 仍然可以用一个独立变量表示 , 故而在数学上曲线仍被定义为一维 。 但在物理空间上 , 直线弯曲后 , 其曲度方向可能会占据另一维度 , 甚至多个维度 。 比如:如果沿X坐标轴的直线被沿Y坐标轴进行弯曲 , 它就会占去两个空间维度 , 此时已经变成二维曲线 , 比如平面螺旋形状;如果再将二维曲线沿着Z坐标轴进行弯曲 , 那么它就会占去三个空间维度而变成三维曲线 , 比如弹簧形状 。
【三维空间|为什么在三维空间无法造出克莱因瓶,也无法造出低于三维的物质?】但是 , 如果是指曲线空间的话 , 对生存其内的生物而言 , 并不能感知到其他维度的存在 , 而只能感知到前后方向 , 等于是 , 曲线空间对生存其内的生物而言已被量化成了一维的直线 。 所以 , 无论曲线空间实际占据多少维度 , 相对于生存其内的生物而言 , 都是一维空间 。 这正如爱因斯坦拿蚂蚁打的比方——爬行在球面上的蚂蚁无法感知到球面并不是平面的 。 同样道理 ,曲线空间的生物无法感知到曲线的其他维度 。
我们再说3维 。
3维占有三个维度——长、宽、高 , 将一条直线沿着另两个维度进行弯曲 , 会形成三维曲线 , 将一个平面沿着高度弯曲 , 会形成三维曲面 , 一个平面沿着第三维度(高)移动所扫过的空间体积 , 会形成三维空间或三维物体 , 即所谓“面动成体” 。
思考分析:
与二维曲线一样 , 在物理空间上 , 占据三个维度的曲线被定义为三维曲线 , 但在几何数学上 , 被定义为一维、二维、三维皆有可能 , 视具体情况而定 。 而对于生存在曲线空间内的生物而言 , 只能感知到一个维度 , 因此相对于一维的生物而言它就是一维空间 。
三维曲面理同 , 在物理空间上 , 占据三个维度因此被定义为三维曲面 , 而在几何数学上 , 因具有两个独立的参变量 , 故被当成二维曲面对待 。 对于生存于曲面空间内的生物而言 , 只能感知到两个维度 , 因此相对二维生物而言为二维空间 。
进一步思考:
其实 , 我们生存的空间 , 又何尝是真正的三维空间?因为根据爱因斯坦的广义相对论 , 我们所在的宇宙空间凡是有物质存在的地方 , 都会被进行不同程度的弯曲 , 即我们所在的宇宙空间并不是平坦的 , 而早已变成了四维甚至占据更多的维度(根据M理论 , 推测我们的宇宙为11维度) , 只是对于生存其中的我们而言 , 只能感知到长、宽、高三种维度的存在 , 而无法感知到其他维度的存在 , 所以对于我们而言 , 即使宇宙空间不是三维的 , 但在我们的感知里 , 它就是三维的 , 即我们生存于三维空间 。
我们再说大于3维的维度 。
根据前面从0维到3维的定义 , 不难得出 , 低维物沿高维的运动轨迹 , 便会形成高维空间 , 高维空间的物体便是对应的高维物体 。 比如 , 点动成线 , 线动成面 , 面动成体 。 据此类推 , 四维空间应是三维空间在第四维度上的运动轨迹所形成 , 五维空间应是四维空间在第五维度上的运动轨迹所形成 , N维空间应是N-1维空间在第N维度上的运动轨迹所形成(PS:根据由弦理论演变而成的M理论 , 宇宙目前被推测具有11维度) 。