首頁(yè) 科幻

天使開天

第五十九章給孩子科普正確的維度概念

天使開天 科技終極者 2843 2023-08-01 18:42:31

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

  母親聆聽后,并沒有直接否認(rèn)他們的觀點(diǎn),反而向他們提問,詢問他們對(duì)維度的理解。

  姐弟倆相互瞥了一眼,雨城開口道:“根據(jù)科學(xué)的角度……”

  “不不,不是科學(xué)的角度,而是數(shù)學(xué)的概念……”母親提醒道。

  “啊?”雨城有些驚訝,隨即愣了一下。

  “沒事,你繼續(xù)說你的?!蹦赣H微笑著說。

  雨城略作思考后,繼續(xù)說道:“據(jù)說我們目前所處的宇宙,共有十一個(gè)維度:零維,相當(dāng)于一個(gè)奇點(diǎn)的存在,沒有物質(zhì),沒有時(shí)間與空間;一維,是沒有寬度的一條線,是兩個(gè)點(diǎn)或無數(shù)個(gè)點(diǎn)集成的;二維,則是一個(gè)沒有高度,只有長(zhǎng)和寬的平面;三維,則是在二維上加上一個(gè)高度的立體;四維,則是在三維的基礎(chǔ)之上,加上一個(gè)時(shí)間線的概念;五維,則是在四維的時(shí)間線上,擁有更多的時(shí)間點(diǎn),并且每一個(gè)時(shí)間點(diǎn)都可以分出不同的時(shí)間線;六維,把五維的每一條時(shí)間線都可以扭曲并且相連;七維,有無數(shù)條時(shí)間線從該點(diǎn)向外輻射;八維,則是將兩點(diǎn)連起來所得的線與之前兩點(diǎn)所連的線相交;而九維,就是彎曲一個(gè)空間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的維度;十維,包含著所有的可能性,所有的時(shí)間和空間,所有的所有;最后的十一維,是由十維空間加上記憶和感知構(gòu)成的超凡維度空間?!?p>  “嗯,不錯(cuò),”母親點(diǎn)點(diǎn)頭,“但說了那么多,難道你就沒有發(fā)現(xiàn)什么嗎?”

  雨城眼珠子一轉(zhuǎn),思索片刻后,緩緩開口說道:“感覺,好像四維以上,基本全是純胡扯了?!?p>  母親輕輕笑了笑:“其實(shí),你和姐姐之前說的,也都沒什么問題。但這都只是一種相對(duì)的俠義概念。因?yàn)槲覀儸F(xiàn)實(shí)生活中的物質(zhì)都不能僅用三維來定義,因?yàn)檫@些事物都會(huì)隨著時(shí)間而不斷變化,這都是屬于四維范疇的。也就是說,這個(gè)世界是沒有真正意義的三維物質(zhì)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(fēng)地?cái)[了擺頭,并朝著雨城炫耀著自己的勝利。但雨城并無任何惱羞成怒的情緒,只是稍微做出個(gè)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?!庇瓿菃?。

  母親笑著反問:“這話怎么說?”

  “因?yàn)槲浵伒氖澜缰兄挥卸S視覺啊?!?p>  “這話你都是聽誰說的?”母親不由輕輕笑了起來:“首先螞蟻并不是一個(gè)平面生物。其次,說螞蟻的視覺完全沒有立體感,這話是沒有任何科學(xué)根據(jù)的。因?yàn)槲浵佒皇沁^于渺小,就像我們?nèi)祟?,正常情況下,我們?nèi)祟愐彩歉惺懿坏降厍蚴菆A的,甚至?xí)詾榈厍蚴瞧降摹_@里最直觀的原因是主要因?yàn)槲覀內(nèi)祟愄煨×?,同理,螞蟻也是如此……?p>  聽到這,姐弟倆不由同時(shí)朝窗外瞥了一眼,發(fā)現(xiàn)還真是如此。母親繼續(xù)說:“螞蟻平時(shí)之所以很難感受到人類的存在,其實(shí)并不是因?yàn)槲浵伩床灰娙祟悾@里最直觀的原因是因?yàn)槿撕臀浵侒w型相差懸殊。因?yàn)槿祟愒谖浵伒难壑芯腿缤祟愌壑械拇笊?,無法看清全貌。對(duì)于人類來說,要看清大山的全貌,通常會(huì)選擇遠(yuǎn)離一些的距離。同樣的,螞蟻也會(huì)采取類似的方式來看待物體。但由于螞蟻本身就過于渺小,眼睛也就相應(yīng)的非常小,這直接導(dǎo)致它們視覺能力上的受限。以前不是有句古詩(shī)嗎?‘不識(shí)廬山真面目,只緣身在此山中’,道理基本都和這差不多的。其實(shí)要是說到螞蟻的話,飛蟻可是螞蟻當(dāng)中最能直觀證明螞蟻也是有感知深度能力的證據(jù)之一。在我們現(xiàn)實(shí)生活中就有個(gè)非常典型的例子是,當(dāng)螞蟻爬到一個(gè)騰空的物品上時(shí),它們是不會(huì)直接跳下來,這就說明螞蟻是能感受到底下存在一個(gè)深遠(yuǎn)而危險(xiǎn)的空間的。除此之外,也有科學(xué)研究表明過,螞蟻能夠看到前方凸起物并做出反應(yīng)。科學(xué)家將螞蟻按體型大小分為兩組,并在它們回巢的路徑上設(shè)置障礙物觀察其反應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),兩組螞蟻均不會(huì)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(shí)開始繞道,而較小體型的螞蟻在距離障礙物約五厘米時(shí)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(guān)。此外,螞蟻并非完全依靠信息素尋找歸巢路線,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,那么地球上大部分食草動(dòng)物都是二維生物,因?yàn)槭巢輨?dòng)物主要以單眼視覺為主,缺乏視線交叉,因此沒有距離感和立體感。而我們?nèi)祟愔阅軌颢@得立體感,主要是因?yàn)殡p目視物的距離差異導(dǎo)致的。這一點(diǎn)在陸地上的獵食性生物中尤為明顯,因?yàn)樗鼈兺ǔ>邆浜臀覀內(nèi)祟愐粯拥碾p眼視覺?!?p>  “那么說,螞蟻也是三維生物咯?媽媽?!庇瓿歉形虻?。

  “怎么還三維啊?”姐姐略顯不屑地看了一眼雨城:“媽媽剛才不是說了嗎?我們現(xiàn)實(shí)生活中的物質(zhì)都不能僅用三維來定義,因?yàn)檫@些事物都會(huì)隨著時(shí)間而不斷變化,這都是屬于四維范疇的,你知道嗎?其實(shí)這個(gè)世界是不存在什么所謂的一維、二維什么的,甚至就連維度都不是真實(shí)存在的,知道不?是吧,媽媽?”

  姐姐說著,面帶微笑著看了一眼母親,然后繼續(xù)說道:“就拿二維來說,這個(gè)世界是不存在真正意義上的二維的。因?yàn)檫@個(gè)世界無論多薄的東西都有自己的厚度的,即使是夸克,理論上只要被放到無窮大,都跟個(gè)宇宙似的。就像印在這些東西上的圖案,表面上看著像二維,但你只要把它放大到一定的程度時(shí),你就會(huì)發(fā)現(xiàn)這些油墨也是有非常驚人的深度的?!?p>  “那影子呢?”雨城問。

  姐姐當(dāng)時(shí)就白了他一眼:“你問的這個(gè)問題都問錯(cuò)了,你知道嗎?因?yàn)橛白又皇遣煌该魑镎趽踝」饩€的傳播形成的較暗區(qū),跟維度是沒有任何關(guān)系的。對(duì)吧,媽媽?”

  母親看著姐弟倆,微笑著說:“姐姐說的對(duì)。其實(shí)維度只是一種數(shù)學(xué)概念來的,并不是實(shí)質(zhì)性的存在。雖說愛因斯坦曾經(jīng)也提出過四維的概念,但并不是現(xiàn)在的許多人所曲解的那樣。因?yàn)閻垡蛩固拐J(rèn)為:‘時(shí)間’與‘空間’并不是絕對(duì)的,只是相對(duì)存在。因?yàn)槲镔|(zhì)只有在空間中運(yùn)動(dòng),才有時(shí)間的概念。如果沒有空間,沒有物質(zhì),也就沒有宇宙,更不存在時(shí)間。維度作為一種數(shù)學(xué)概念,只存在于數(shù)學(xué)中,是數(shù)學(xué)中獨(dú)立參數(shù)的數(shù)目來的。其實(shí)無論是‘維度’,還是‘緯度’、又或是‘時(shí)間’,都只是人類發(fā)明的一種計(jì)量概念,是沒有任何實(shí)質(zhì)性的,就像數(shù)字一樣,是人類為了便于理解這個(gè)世界所嵌套的一種框架。這就是為什么四維以上,維度基本沒有一個(gè)統(tǒng)一的概念,因?yàn)檫@全是人們胡編亂造的,又不是實(shí)質(zhì)存在的。包括我們?nèi)粘J褂玫臄?shù)學(xué)單位,如:長(zhǎng)度單位中的‘丈’、‘尺’、‘寸’,重量單位的‘斤’、‘兩’、‘克’,以及時(shí)間單位的‘分’和‘秒’等,都是我們?yōu)榱烁玫乩斫馐澜缍O(shè)立的框架。以前在沒有時(shí)鐘的古代,人們只能依靠影子來計(jì)量時(shí)間。因此,人們發(fā)明了一種名為《日晷》的計(jì)時(shí)器。那時(shí)候可是沒有‘分’和‘秒’的概念的,直到一六五六年一款名為《鐘擺》的時(shí)鐘出現(xiàn),人們才有了‘分’和‘秒’的概念。然而,這并不意味著‘分’和‘秒’原本就是實(shí)質(zhì)存在的,時(shí)間也只不過是人們用來測(cè)量物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程的計(jì)量單位而已?!?

按 “鍵盤左鍵←” 返回上一章  按 “鍵盤右鍵→” 進(jìn)入下一章  按 “空格鍵” 向下滾動(dòng)
目錄
目錄
設(shè)置
設(shè)置
書架
加入書架
書頁(yè)
返回書頁(yè)
指南