科学家为什么要研究多维空间呢?因为那会让世界变得简单而有趣

零维空间是一个点,一维空间是一条线,二维空间是一个平面,而三维空间就是我们所处的立体世界了。在我们的认知之下,三维空间就是最高的维度空间,当然,我们之所以会产生这样的认识并不是因为三维空间真的就是最高维度的空间,而是因为我们就处于三维空间之中,所以我们无法想象更高维度的空间是一种怎样的状态。四维空间、五维空间、乃至十一维空间,这对我们来说都是一个谜。当然了,从几何学上我们可以定义这些更高维度的空间,我们可以说在几维空间中就能画出几条相互垂直的直线。

零维空间只是一个点,画不出直线,所以是零维。一维空间是一条线,所以就是一维。而在二维空间之中,也就是一个平面之上,我们可以画出两条相互垂直的直线,所以我们称其为二维空间,至于三维空间,我们则可以画出三条相互垂直的直线,也就是我们通常所说的长宽高。以此类推,四维空间就可以画出四条相互垂直的直线,五维空间就可以画出五条相互垂直的直线,而十一维空间则可以画出十一条相互垂直的直线。虽然我们能够在几何学上定义更高维度的空间,但是我们却仍然没有办法想象有四条相互垂直的直线的空间会是怎样的一种状态。因为作为三维空间的生物,我们太缺乏想象力了。

既然我们无法想象高维度空间的样子,更无法证明高维度空间的存在,那么为什么仍然有那么多的科学家热衷于研究这一毫无根据的科学猜想呢?因为这会让世界变得更简单,也更加有趣。我们的世界太过复杂了,我们都知道,在这个世界上有着四种基本力,也就是引力、电磁力、强核力和弱核力,我们可以用物理定律来描述其中的每一种力,但问题是这四种力遵循的物理定律各不相同,毫不相似,无法统一。然而,宇宙应该有一个统一的规律,这个规律作为宇宙的基本规律,应该是简单的,只有找到了这个规律,人类科学才能有真正意义上的突破。

否则,世界就太过复杂了,在如此复杂的规律面前,我们根本无法实现突破性的科学进步,或者说是很难。科学家们绞尽脑汁,也找不到方法,但是如果我们将空间的维度提高,那么问题就迎刃而解了。举个例子,如果我们脚下的大地开始呈波浪状巨幅抖动起来,我们一定会非常惊讶,科学家们很难找出原因,更会有人将此归结于怪力乱神。现在我们将自己想象成一只画在纸上的蚂蚁,如果我们跳出纸张,来到三维空间,就会发现,所谓的大地波浪状抖动不过就是三维空间的一个人在抖动纸张而已,非常简单,这就是在高维度空间,复杂的问题会变简单的一个有趣的比喻。

高维度空间会让问题变简单并不是一种臆想,而是事实,在以前描述高速运动的物理现象是一件复杂的事情,但自从爱因斯坦将三维空间和一维时间结合之后,产生了四维时空的概念,许多从前需要一打方程式描述的物理现象,现在只需要一个方程就可以解决了。另有一位叫做卡鲁查的数学家,在将五维空间概念引入之后,而轻松的将引力和电磁力结合在了一起,可见,只要继续提高空间维度,统一四种基本力是一件很容易的事情。世界变得简单了,生活也会变得更加轻松和有趣。而现在的问题在于,我们必须设法证实高维度空间的存在,否则通过提升维度来让问题变得简单的做法就有些自欺欺人了。

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