當(dāng)我們談?wù)摗熬S度”時(shí),大多數(shù)人首先想到的是我們賴(lài)以生存的三維空間——長(zhǎng)度、寬度、高度,這三個(gè)維度構(gòu)成了我們對(duì)世界的基本認(rèn)知,也是我們能夠直觀感知、觸摸和理解的物理空間。
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但隨著數(shù)學(xué)和物理學(xué)的不斷發(fā)展,“四維”乃至“多維”的概念逐漸走進(jìn)大眾視野,成為科幻作品、科普討論中的熱門(mén)話(huà)題。然而,關(guān)于四維的定義,人們卻常常陷入一個(gè)認(rèn)知誤區(qū):很多人想當(dāng)然地認(rèn)為,四維就是在三維空間的基礎(chǔ)上,簡(jiǎn)單增加一個(gè)空間維度,形成所謂的“四維空間”。這種理解雖然普遍,卻僅僅停留在數(shù)學(xué)概念的表層,難以與我們的現(xiàn)實(shí)認(rèn)知接軌,更無(wú)法真正詮釋多維世界的本質(zhì)。
從數(shù)學(xué)角度來(lái)看,維度的定義其實(shí)非常簡(jiǎn)潔而抽象:維度是描述空間中一個(gè)點(diǎn)位置所需的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)量。
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零維是一個(gè)沒(méi)有長(zhǎng)度、寬度、高度的點(diǎn),只需1個(gè)坐標(biāo)就能確定其位置;一維是一條直線(xiàn),描述直線(xiàn)上一個(gè)點(diǎn)的位置,需要1個(gè)獨(dú)立坐標(biāo);二維是一個(gè)平面,描述平面上一個(gè)點(diǎn)的位置,需要2個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)(比如平面直角坐標(biāo)系中的x軸和y軸);三維是我們所處的空間,描述空間中一個(gè)點(diǎn)的位置,需要3個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)(x軸、y軸、z軸)。按照這個(gè)邏輯延伸下去,四維空間就是描述空間中一個(gè)點(diǎn)的位置,需要4個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)的空間,而這4個(gè)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的,就是四條互相垂直的直線(xiàn)——也就是說(shuō),在四維空間中,通過(guò)任意一個(gè)點(diǎn),都可以畫(huà)出四條兩兩互相垂直的直線(xiàn),這就是數(shù)學(xué)意義上對(duì)四維空間最核心的定義。
可問(wèn)題恰恰出在這里。在我們所處的三維空間中,通過(guò)一個(gè)點(diǎn),我們最多只能畫(huà)出三條互相垂直的直線(xiàn)——比如墻角的三條棱,分別對(duì)應(yīng)上下、前后、左右三個(gè)方向,無(wú)論我們?nèi)绾螄L試,都無(wú)法找到第四條直線(xiàn),能夠同時(shí)與這三條直線(xiàn)垂直,更無(wú)法想象這條直線(xiàn)會(huì)指向哪個(gè)方向。這不是我們的想象力不足,而是三維空間的物理特性,決定了我們的感知邊界。就像一只被困在平面上的螞蟻,無(wú)法理解“上下”這個(gè)三維方向一樣,作為三維生物的人類(lèi),我們的感官和認(rèn)知,天生就被局限在三維空間之中,難以突破這個(gè)邊界,去直觀地理解四維空間的形態(tài)。
為了破解這個(gè)認(rèn)知難題,科學(xué)家和數(shù)學(xué)家們提出了多種方法,試圖幫助人們理解四維空間,其中最常用的就是類(lèi)比法和投影法。類(lèi)比法的核心邏輯,是通過(guò)低維空間與高維空間的關(guān)系,推導(dǎo)高維空間的特性。
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比如,我們可以假設(shè)存在一種二維生物,它們生活在一個(gè)平面上,只能感知到長(zhǎng)度和寬度兩個(gè)維度,無(wú)法理解高度這個(gè)三維維度。對(duì)于二維生物來(lái)說(shuō),一個(gè)三維球體穿過(guò)它們所在的平面,它們看到的現(xiàn)象會(huì)是:一個(gè)點(diǎn)逐漸擴(kuò)大成一個(gè)圓,圓的面積不斷增大,達(dá)到最大后又逐漸縮小,最后變回一個(gè)點(diǎn),最終消失。二維生物無(wú)法理解“球體”是什么,只能將這個(gè)過(guò)程解讀為“一個(gè)不斷變化的圓,憑空出現(xiàn)又憑空消失”。
按照這個(gè)類(lèi)比,我們可以推測(cè)四維空間的形態(tài):如果一個(gè)四維物體穿過(guò)我們所處的三維空間,我們看到的現(xiàn)象,也會(huì)是一個(gè)“不斷變化的三維物體,憑空出現(xiàn)又憑空消失”——比如,一個(gè)四維球體穿過(guò)三維空間,我們可能會(huì)看到一個(gè)點(diǎn)逐漸擴(kuò)大成一個(gè)球體,球體的體積不斷增大,達(dá)到最大后又逐漸縮小,最后變回一個(gè)點(diǎn),徹底消失。但這種類(lèi)比,僅僅是一種邏輯上的推導(dǎo),并沒(méi)有真正告訴我們,四維物體的具體形態(tài)是什么,四維空間的真實(shí)存在方式是什么。我們依然無(wú)法想象,四條互相垂直的直線(xiàn)如何共存,也無(wú)法想象,四維空間中的“上下左右前后”之外,還有一個(gè)什么樣的方向。
投影法則是另一種常用的解讀方法。我們知道,三維空間中的物體,在二維平面上會(huì)形成投影——比如一個(gè)立方體,在紙上的投影可能是一個(gè)正方形,也可能是一個(gè)六邊形。同樣,四維空間中的物體,在三維空間中也會(huì)形成投影,這種投影會(huì)是一個(gè)三維物體,但這個(gè)三維物體,并不是四維物體的全部,只是它在三維空間中的“一部分”。
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比如,四維立方體(也被稱(chēng)為“超立方體”)在三維空間中的投影,可能是一個(gè)由多個(gè)立方體組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu),這些立方體相互嵌套、連接,呈現(xiàn)出一種我們無(wú)法理解的對(duì)稱(chēng)形態(tài)。但即便我們能夠看到這種投影,也依然無(wú)法通過(guò)投影,還原出四維立方體的完整形態(tài),就像二維生物無(wú)法通過(guò)正方形的投影,還原出三維立方體的樣子一樣。
事實(shí)上,無(wú)論是類(lèi)比法還是投影法,都只是一種“間接解讀”的方式,它們無(wú)法真正打破我們的認(rèn)知邊界,也無(wú)法具體詮釋四維空間到底是一個(gè)什么存在方式。如果真的存在數(shù)學(xué)概念中定義的四維空間,那么大概率,人類(lèi)永遠(yuǎn)都無(wú)法真正理解它的真實(shí)形態(tài)——因?yàn)閮H僅是一個(gè)維度的差異,帶來(lái)的認(rèn)知鴻溝,就是難以逾越的。
高維空間對(duì)低維空間,絕對(duì)是一種“降維打擊”,這種打擊,不僅僅是力量上的差距,更是認(rèn)知上的徹底碾壓。低維生物永遠(yuǎn)無(wú)法理解高維生物的行為,也無(wú)法理解高維空間的規(guī)則,就像螞蟻無(wú)法理解人類(lèi)的生活,無(wú)法理解飛機(jī)為什么能在天上飛,無(wú)法理解手機(jī)為什么能傳遞聲音和圖像一樣。
我們可以舉一個(gè)更通俗的例子,來(lái)理解這種認(rèn)知上的鴻溝。螞蟻雖然是一種三維生物(它有長(zhǎng)度、寬度、高度),但由于它的體型極小,活動(dòng)范圍也大多局限在地面、墻壁等平面上,它的感官只能感知到前后、左右這兩個(gè)方向,完全沒(méi)有“上下”的概念。
在螞蟻的世界里,所有的物體都是平面的,所有的運(yùn)動(dòng)都是沿著平面進(jìn)行的。這就意味著,如果螞蟻面前有一個(gè)蘋(píng)果,我們?nèi)祟?lèi)用手把蘋(píng)果拿起來(lái),離開(kāi)螞蟻所在的平面,那么在螞蟻看來(lái),這個(gè)蘋(píng)果就會(huì)“憑空消失”——它不知道蘋(píng)果去了哪里,也無(wú)法理解蘋(píng)果為什么會(huì)突然消失,只能將這種現(xiàn)象,解讀為一種超自然的奇跡。
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而站在四維空間的角度,這種“憑空消失”的現(xiàn)象,其實(shí)非常普遍。如果存在一種四維生物,它們生活在四維空間中,能夠感知到四個(gè)維度的方向,那么它們就可以輕松地將我們?nèi)S空間中的物體,“拿”到四維空間中去。比如,我們面前有一個(gè)蘋(píng)果,四維生物只需將蘋(píng)果從三維空間的“高度”之外,再拉一個(gè)維度,就能將蘋(píng)果從我們的視線(xiàn)中移走。
在我們看來(lái),這個(gè)蘋(píng)果就會(huì)憑空消失,我們會(huì)覺(jué)得“見(jiàn)鬼了”,會(huì)認(rèn)為這是一個(gè)超自然現(xiàn)象,無(wú)法用我們現(xiàn)有的科學(xué)知識(shí)去解釋。但在四維生物看來(lái),這只是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的動(dòng)作,就像我們拿起螞蟻面前的蘋(píng)果一樣輕松。
這種認(rèn)知上的鴻溝,告訴我們一個(gè)殘酷的事實(shí):如果四維空間真的存在,并且第四個(gè)維度是一個(gè)空間維度,那么我們?nèi)祟?lèi),作為三維生物,永遠(yuǎn)都無(wú)法真正理解它。我們所有的解讀和想象,都只是基于三維空間的邏輯,進(jìn)行的猜測(cè)和推導(dǎo),這些猜測(cè)和推導(dǎo),很可能與四維空間的真實(shí)形態(tài),相去甚遠(yuǎn)。既然如此,我們不妨換一個(gè)思路:或許,四維空間的第四個(gè)維度,并不是我們想象中的空間維度?或許,我們一直都在錯(cuò)誤的方向上,尋找第四個(gè)維度?
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其實(shí),除了將第四個(gè)維度定義為空間維度之外,還有一種更具科學(xué)性、也更符合我們現(xiàn)實(shí)認(rèn)知的解讀方式,這就是愛(ài)因斯坦的時(shí)空觀。愛(ài)因斯坦在狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論中提出,我們生活的世界,并不是單純的三維空間,而是一個(gè)“四維時(shí)空”——時(shí)間,就是第四個(gè)維度,而且這個(gè)維度,并不是固定不變的,它可以隨著速度、引力的變化而變動(dòng)。在此基礎(chǔ)上,科學(xué)家們進(jìn)一步推導(dǎo),衍生出了五維、六維甚至更高維度的概念,這些更高的維度,都與時(shí)間維度的變動(dòng)息息相關(guān)。
看到這里,肯定會(huì)有人提出質(zhì)疑:時(shí)間怎么可能是一個(gè)維度?時(shí)間是流逝的、無(wú)形的,而空間維度是固定的、有形的,兩者之間有著本質(zhì)的區(qū)別。即便時(shí)間是一個(gè)維度,那也應(yīng)該是所謂的“四維時(shí)空”,與我們平時(shí)所講的“四維空間”完全不同。我們討論的是空間的維度,而不是時(shí)空的維度,這兩者不能混為一談。
這種質(zhì)疑,其實(shí)非常合理,也代表了大多數(shù)人的普遍認(rèn)知。
但我們不妨靜下心來(lái),認(rèn)真思考一個(gè)問(wèn)題:所謂的“四維空間”中的第四個(gè)空間維度,到底是什么?到底在哪里?我們除了知道它是數(shù)學(xué)概念中“四條互相垂直的直線(xiàn)”之外,對(duì)它一無(wú)所知。
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我們既無(wú)法定義它的具體屬性,也無(wú)法找到它的存在證據(jù);我們既無(wú)法感知它,也無(wú)法想象它。別說(shuō)我們理解第四個(gè)空間維度了,我們甚至都無(wú)法清晰地定義它——它是像長(zhǎng)度、寬度、高度一樣的“延伸維度”嗎?它是有形的還是無(wú)形的?它的方向是什么?這些問(wèn)題,我們都無(wú)法回答。
言外之意,我們對(duì)第四個(gè)維度的認(rèn)知,其實(shí)一片空白。
我們所有的想象和解讀,都只是基于“三維空間”的慣性思維,進(jìn)行的憑空猜測(cè)。嚴(yán)格來(lái)講,我們連想象都想象不出來(lái),第四個(gè)空間維度到底是什么樣子。既然這樣,我們又憑什么肯定,第四個(gè)維度就一定是空間維度,就不能是時(shí)間維度呢?憑什么肯定,第四個(gè)維度就必須和長(zhǎng)度、寬度、高度一樣,是有形的、可以觸摸的呢?
從理論上講,第四個(gè)維度不僅可能是時(shí)間維度,還可能是意識(shí)、密度、能量等我們無(wú)法直觀感知的維度。也就是說(shuō),第四個(gè)維度或者更高的維度,完全有可能“不按套路出牌”,徹底顛覆我們的慣性思維。我們不能因?yàn)樽约褐荒芨兄娇臻g維度,就否定其他維度存在的可能性,更不能因?yàn)樽约簾o(wú)法理解,就拒絕接受新的解讀方式。科學(xué)的本質(zhì),就是不斷打破慣性思維,不斷突破認(rèn)知邊界,不斷探索未知的領(lǐng)域。
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為什么我要強(qiáng)調(diào)時(shí)間可能是第四維度呢?這并不是我的憑空猜測(cè),而是有科學(xué)依據(jù)的——這個(gè)依據(jù),就是愛(ài)因斯坦的相對(duì)論。如果你堅(jiān)持反對(duì)時(shí)間是第四維度,認(rèn)為時(shí)間和空間是完全獨(dú)立的,那么看到這里,你就可以結(jié)束了,以下的內(nèi)容,對(duì)你來(lái)說(shuō)沒(méi)有必要看了。但如果你愿意放下慣性思維,認(rèn)為時(shí)間有可能是第四維度,那么我們就繼續(xù)往下探討,看看時(shí)間作為第四維度,到底能為我們揭開(kāi)哪些宇宙的奧秘。
愛(ài)因斯坦的相對(duì)論,徹底打破了牛頓經(jīng)典力學(xué)中“絕對(duì)時(shí)間”和“絕對(duì)空間”的概念,提出了“時(shí)空一體”的核心觀點(diǎn)。相對(duì)論表明,我們生活在一個(gè)四維時(shí)空之中,這個(gè)四維時(shí)空,是由三個(gè)空間維度(長(zhǎng)度、寬度、高度)和一個(gè)時(shí)間維度組成的有機(jī)整體。
最關(guān)鍵的是,時(shí)間和空間并不是相互獨(dú)立的,而是不可分割、相互影響的——時(shí)間的流逝速度,會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化,也會(huì)隨著引力的強(qiáng)弱而變化;而空間的形態(tài),也會(huì)被引力扭曲,形成時(shí)空彎曲。說(shuō)白了,時(shí)間和空間,其實(shí)就是同一個(gè)東西的兩個(gè)不同表現(xiàn)形式而已,就像物體可以表現(xiàn)為質(zhì)量,也可以表現(xiàn)為能量(這是愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E=mc2告訴我們的),兩者本質(zhì)上是一回事,只是我們感知它們的方式不同而已。
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這個(gè)觀點(diǎn),徹底顛覆了我們的傳統(tǒng)認(rèn)知。在我們的日常生活中,我們總是習(xí)慣把時(shí)間和空間分割開(kāi)來(lái)討論——我們會(huì)說(shuō)“某個(gè)地方有多大”(空間),會(huì)說(shuō)“某件事發(fā)生在什么時(shí)候”(時(shí)間),我們認(rèn)為,空間是空間,時(shí)間是時(shí)間,兩者互不干涉。但相對(duì)論告訴我們,這種分割討論的行為,其實(shí)是沒(méi)有意義的。
因?yàn)樵谟钪娴某叨壬希瑫r(shí)間和空間是緊密結(jié)合在一起的,任何一個(gè)的變化,都會(huì)影響到另一個(gè)。比如,當(dāng)一個(gè)物體以接近光速的速度運(yùn)動(dòng)時(shí),它的時(shí)間會(huì)變慢(這就是“時(shí)間膨脹”效應(yīng)),它的長(zhǎng)度會(huì)縮短(這就是“長(zhǎng)度收縮”效應(yīng));當(dāng)一個(gè)物體處于強(qiáng)引力場(chǎng)中時(shí)(比如靠近黑洞),它的時(shí)間會(huì)變得極其緩慢,空間也會(huì)被扭曲成一個(gè)漏斗狀。
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這就表明,我們平時(shí)所講的“四維空間”,其實(shí)是沒(méi)有意義的——因?yàn)榭臻g不可能脫離時(shí)間單獨(dú)存在。宇宙中的任何物體,任何現(xiàn)象,都是在時(shí)空之中發(fā)生的,既需要空間來(lái)承載,也需要時(shí)間來(lái)衡量。沒(méi)有時(shí)間的空間,是靜止的、死寂的,不可能存在任何運(yùn)動(dòng)和變化;沒(méi)有空間的時(shí)間,是虛無(wú)的、空洞的,也不可能存在任何物體和現(xiàn)象。即便真的存在數(shù)學(xué)概念中定義的“四維空間”,那也必須加上時(shí)間這個(gè)維度,變成“五維時(shí)空”,這樣才有意義,才能真正描述宇宙的真實(shí)形態(tài)。
如此一來(lái),時(shí)間就更有可能作為第四個(gè)維度,而且這個(gè)維度,還比較特別——它不像空間維度那樣,具有雙向性(我們可以向前走,也可以向后走;可以向上跳,也可以向下跳),而是具有單向性(時(shí)間只能永遠(yuǎn)向前流逝,我們無(wú)法回到過(guò)去,也無(wú)法提前進(jìn)入未來(lái))。但正是這個(gè)特別的維度,為更高維度的存在,提供了可能,我們可以從時(shí)間維度出發(fā),延伸出五維、六維甚至更高的維度,這些更高的維度,會(huì)徹底打破我們的認(rèn)知,讓我們看到一個(gè)更加神奇、更加復(fù)雜的宇宙。下面,我們就具體講述一下,從四維時(shí)空出發(fā),更高維度的世界,到底是什么樣子的。
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我們先從我們最熟悉的四維時(shí)空說(shuō)起。我們都生活在四維時(shí)空之中,這是毫無(wú)疑問(wèn)的。對(duì)于我們?nèi)祟?lèi)來(lái)講,時(shí)間只有一個(gè)方向,那就是永遠(yuǎn)向前,從過(guò)去到現(xiàn)在,再到未來(lái),我們無(wú)法改變時(shí)間的流逝方向,也無(wú)法改變過(guò)去發(fā)生的事情。我們的人生,就像一條單向的直線(xiàn),從出生到死亡,沿著時(shí)間軸,一步步向前推進(jìn),每一個(gè)時(shí)刻,都只能經(jīng)歷一次,每一個(gè)選擇,都只能做出一次,一旦做出選擇,就無(wú)法回頭。這種單向性,就是四維時(shí)空的基本規(guī)則,也是我們無(wú)法突破的認(rèn)知邊界。
但對(duì)于生活在五維時(shí)空的物種來(lái)講,情況就完全不同了。五維時(shí)空,是在四維時(shí)空的基礎(chǔ)上,增加了一個(gè)“時(shí)間維度”——也就是說(shuō),五維時(shí)空有三個(gè)空間維度和兩個(gè)時(shí)間維度。這兩個(gè)時(shí)間維度,是相互獨(dú)立的,而且都具有雙向性。
這就意味著,五維生物可以在兩個(gè)時(shí)間維度之間自由穿梭,它們不僅可以回到過(guò)去,也可以提前進(jìn)入未來(lái);它們不僅可以改變自己的人生軌跡,也可以改變過(guò)去發(fā)生的事情。更神奇的是,五維生物甚至可以把雙向時(shí)間線(xiàn)上的開(kāi)端與終點(diǎn)融合在一起,言外之意,它們可以瞬間從自己的出生,跨越到自己的死亡,也可以瞬間從死亡,回到出生,時(shí)間對(duì)它們來(lái)說(shuō),不再是一種束縛,而是一種可以自由操控的工具。
我們可以舉一個(gè)具體的例子,來(lái)理解五維生物的能力。
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假設(shè)你是一個(gè)五維生物,你擁有操控時(shí)間的能力。你現(xiàn)在的人生,是一名教師,每天過(guò)著朝九晚五的生活,平淡而普通。但你內(nèi)心深處,一直夢(mèng)想著成為一名畫(huà)家,你后悔當(dāng)年高考填報(bào)志愿時(shí),沒(méi)有選擇美術(shù)專(zhuān)業(yè),而是選擇了師范專(zhuān)業(yè)。對(duì)于生活在四維時(shí)空的我們來(lái)說(shuō),這種后悔,只能是一種遺憾,我們無(wú)法回到過(guò)去,改變自己的高考志愿
。但對(duì)于作為五維生物的你來(lái)說(shuō),這并不是一件難事——你可以直接跳躍到自己填報(bào)高考志愿之前的那個(gè)時(shí)刻,改變自己的高考志愿,把原來(lái)的“教師”改為“美術(shù)”。一旦你做出了這個(gè)改變,你之后的人生軌跡,就會(huì)發(fā)生徹底的改變:你會(huì)進(jìn)入美術(shù)學(xué)院,學(xué)習(xí)繪畫(huà)技巧,畢業(yè)后成為一名畫(huà)家,甚至有可能像梵高那樣,成為一名享譽(yù)世界的大畫(huà)家。
而且,這種改變,并不會(huì)產(chǎn)生所謂的“時(shí)間悖論”——因?yàn)樵谖寰S時(shí)空之中,存在著無(wú)數(shù)條時(shí)間線(xiàn),每一個(gè)選擇,都會(huì)對(duì)應(yīng)一條不同的時(shí)間線(xiàn)。當(dāng)你改變高考志愿時(shí),你并不是在原來(lái)的時(shí)間線(xiàn)上,改變了過(guò)去,而是創(chuàng)造了一條新的時(shí)間線(xiàn),這條新的時(shí)間線(xiàn),與原來(lái)的時(shí)間線(xiàn)并行存在,互不干擾。你可以在這條新的時(shí)間線(xiàn)上,體驗(yàn)成為畫(huà)家的人生;也可以隨時(shí)回到原來(lái)的時(shí)間線(xiàn)上,繼續(xù)體驗(yàn)成為教師的人生。對(duì)五維生物來(lái)說(shuō),人生不再是一條單向的直線(xiàn),而是一條可以自由分叉、自由穿梭的“時(shí)間樹(shù)”,每一個(gè)分叉,都代表著一種不同的可能性,每一條分支,都代表著一種不同的人生。
如果說(shuō)五維生物的能力,已經(jīng)讓我們覺(jué)得不可思議,那么六維生物的能力,就更加詭異、更加難以理解了——它們的人生,需要用詭異的量子力學(xué),才能勉強(qiáng)解釋。量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱之一(另一個(gè)是相對(duì)論),它主要研究微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,其中有一個(gè)核心思想,就是“波函數(shù)”。波函數(shù)的核心含義是:微觀粒子(比如電子、光子),在沒(méi)有被觀測(cè)到的時(shí)候,只能以“概率波”的形式呈現(xiàn)出來(lái),這種概率波,可以同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)不同的地方,甚至可以同時(shí)出現(xiàn)在宇宙中的任何一個(gè)地方,只是在不同地方出現(xiàn)的概率不同而已。
我們可以舉一個(gè)通俗的例子,來(lái)理解波函數(shù)的概念。
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此刻的你,正坐在沙發(fā)上,悠閑地讀這篇科普文——這是你在被“觀測(cè)”到的時(shí)候,呈現(xiàn)出的狀態(tài)。但從量子力學(xué)的角度來(lái)看,在沒(méi)有被觀測(cè)到的時(shí)候,你其實(shí)是以概率波的形式存在的,你有可能同時(shí)坐在沙發(fā)上,也有可能同時(shí)在月球上,甚至有可能同時(shí)在宇宙中的任何一個(gè)地方(比如火星、銀河系中心,甚至是遙遠(yuǎn)的河外星系)。
只是,你在沙發(fā)上出現(xiàn)的概率,非常非常高(幾乎接近100%),而在其他地方出現(xiàn)的概率,非常非常低(幾乎接近0%),所以我們平時(shí),只能看到你坐在沙發(fā)上,看不到你在其他地方的樣子。但這種“低概率”,并不意味著“不可能”——理論上講,你完全有可能瞬間出現(xiàn)在月球上,只是這種概率,低到幾乎可以忽略不計(jì),我們這輩子,可能都無(wú)法遇到一次。
而六維世界的規(guī)則,就和這種量子力學(xué)的規(guī)律,完美契合。
在六維世界里,時(shí)間不再是一條簡(jiǎn)單的直線(xiàn),也不再是一棵分叉的樹(shù),而是一個(gè)“時(shí)間平面”——這個(gè)平面上,包含了無(wú)限多條時(shí)間線(xiàn),每一條時(shí)間線(xiàn),都代表著一種不同的人生可能性。更神奇的是,六維生物可以在這個(gè)時(shí)間平面上,自由穿梭,從一條時(shí)間線(xiàn),瞬間切換到另一條時(shí)間線(xiàn),而且不需要改變過(guò)去的選擇,也不需要?jiǎng)?chuàng)造新的時(shí)間線(xiàn)。它們可以同時(shí)體驗(yàn)無(wú)數(shù)種不同的人生,也可以隨時(shí)切換自己的人生軌跡,就像我們切換手機(jī)APP一樣輕松。
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我們還是拿高考填報(bào)志愿的例子,來(lái)理解六維生物的能力。
上面我們講到,五維生物可以穿越到過(guò)去,改變自己的高考志愿,從而創(chuàng)造一條新的時(shí)間線(xiàn),體驗(yàn)成為畫(huà)家的人生。但六維生物,根本不需要這么麻煩——它們不需要改變高考志愿,也不需要穿越到過(guò)去,就可以直接從“教師”這條時(shí)間線(xiàn),切換到“畫(huà)家”這條時(shí)間線(xiàn)。
也就是說(shuō),它們可以同時(shí)是一名教師,也是一名畫(huà)家;它們可以同時(shí)體驗(yàn)教師的平淡生活,也可以同時(shí)體驗(yàn)畫(huà)家的精彩人生。這種能力,在我們四維時(shí)空的人類(lèi)看來(lái),是完全不可能的,是違背邏輯的,但在六維世界里,這卻是一種非常普遍的現(xiàn)象,就像我們可以同時(shí)擁有手機(jī)和電腦一樣,理所當(dāng)然。
不管是五維生物還是六維生物,它們?cè)谖覀內(nèi)祟?lèi)眼里,都非常厲害,簡(jiǎn)直就是“神”一般的存在——它們可以操控時(shí)間,可以改變?nèi)松梢泽w驗(yàn)無(wú)數(shù)種可能性,它們的能力,是我們?nèi)祟?lèi)永遠(yuǎn)都無(wú)法企及的。但需要注意的是,它們雖然強(qiáng)大,卻依然受到一定的限制——它們經(jīng)歷的任何世界線(xiàn),都來(lái)自于同一個(gè)宇宙,都要遵循同一個(gè)宇宙下的物理法則,比如說(shuō),光速限制(任何物體的運(yùn)動(dòng)速度,都無(wú)法超過(guò)光速)、普朗克常量限制(微觀粒子的運(yùn)動(dòng),存在著最小的能量單位,無(wú)法無(wú)限細(xì)分)等。它們可以改變自己的人生軌跡,可以切換時(shí)間線(xiàn),但無(wú)法打破這些基本的物理法則,也無(wú)法改變宇宙的基本規(guī)則。
而更高的七維空間,就徹底打破了這種限制。
在七維空間里,七維生物完全可以突破我們所在宇宙的物理法則,自由穿梭于不同的宇宙之間。為什么這么說(shuō)呢?因?yàn)閷?duì)于七維生物來(lái)講,六維世界里的無(wú)限多條時(shí)間線(xiàn),都會(huì)濃縮為一個(gè)點(diǎn)——這個(gè)點(diǎn),代表著我們所在的宇宙,以及這個(gè)宇宙中所有的可能性、所有的世界線(xiàn)、所有的人生軌跡。而在七維生物眼里,這樣的點(diǎn),有無(wú)數(shù)個(gè)——每一個(gè)點(diǎn),都代表著一個(gè)不同的宇宙,每一個(gè)宇宙,都有自己獨(dú)特的物理法則,都有自己獨(dú)特的世界線(xiàn),都有自己獨(dú)特的可能性。
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比如說(shuō),在我們所在的宇宙里,有光速限制,任何物體的運(yùn)動(dòng)速度,都無(wú)法超過(guò)光速;有引力法則,物體之間會(huì)相互吸引,形成行星、恒星、星系;有量子力學(xué)的規(guī)律,微觀粒子的運(yùn)動(dòng),呈現(xiàn)出概率性。但在另一個(gè)宇宙里,情況可能就完全不同了——那個(gè)宇宙里,可能沒(méi)有光速限制,任何物體都必須以超光速飛行;可能沒(méi)有引力法則,物體之間不會(huì)相互吸引,而是相互排斥;可能沒(méi)有量子力學(xué)的規(guī)律,微觀粒子的運(yùn)動(dòng),是確定的、可預(yù)測(cè)的,不存在“概率波”的概念。
而七維生物,就可以在這些不同的宇宙之間,自由穿梭,體驗(yàn)不同宇宙的規(guī)則,感受不同宇宙的神奇。它們可以從我們的宇宙,瞬間穿越到那個(gè)沒(méi)有光速限制的宇宙,體驗(yàn)超光速飛行的感覺(jué);也可以從那個(gè)沒(méi)有引力法則的宇宙,瞬間穿越回我們的宇宙,感受引力帶來(lái)的奇妙現(xiàn)象。
而更高的八維、九維空間,就更加難以理解了,甚至用我們?nèi)祟?lèi)的語(yǔ)言,都無(wú)法具體描述出來(lái)。八維空間,是在七維空間的基礎(chǔ)上,增加了一個(gè)“宇宙維度”——也就是說(shuō),八維空間里,有無(wú)數(shù)個(gè)七維空間,每一個(gè)七維空間,都代表著一組不同的宇宙集合;九維空間,則是在八維空間的基礎(chǔ)上,增加了一個(gè)“規(guī)則維度”,九維生物可以自由操控宇宙的基本規(guī)則,可以改變光速、改變引力、改變量子力學(xué)的規(guī)律,甚至可以創(chuàng)造新的宇宙,毀滅舊的宇宙。它們的能力,已經(jīng)超出了我們?nèi)祟?lèi)的想象極限,我們無(wú)法用任何語(yǔ)言,任何邏輯,去描述它們的行為,去理解它們的世界。
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而最高的十維空間,突然又變得簡(jiǎn)單了——因?yàn)槭S空間,就是所有宇宙、所有世界線(xiàn)、所有可能性、所有規(guī)則、所有維度的集合,它將所有的一切,都濃縮成了一個(gè)點(diǎn)!這個(gè)點(diǎn),沒(méi)有長(zhǎng)度、沒(méi)有寬度、沒(méi)有高度,沒(méi)有時(shí)間,也沒(méi)有空間,它就是一個(gè)純粹的、虛無(wú)的點(diǎn),和數(shù)學(xué)概念中的零維,一模一樣。
從零維到十維,似乎經(jīng)歷了一個(gè)完整的輪回——零維是一個(gè)點(diǎn),十維也是一個(gè)點(diǎn);零維是虛無(wú)的,十維也是虛無(wú)的;零維是所有維度的起點(diǎn),十維也是所有維度的終點(diǎn)。這到底是一種巧合,還是一種必然?科學(xué)家們至今沒(méi)有找到答案,但這種輪回,似乎暗示著宇宙的本質(zhì),就是一種“循環(huán)往復(fù)、生生不息”的存在。
當(dāng)然,以上所有關(guān)于多維世界的解讀,都只是我基于“時(shí)間也是一個(gè)維度”進(jìn)行的猜測(cè)和推導(dǎo),更多的是一種科學(xué)猜想,并沒(méi)有切實(shí)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)來(lái)支撐,所以大家大可不必太較真,也不必把這些猜測(cè),當(dāng)成是宇宙的真實(shí)形態(tài)。畢竟,我們?nèi)祟?lèi)目前的科學(xué)技術(shù),還非常落后,我們對(duì)宇宙的認(rèn)知,還非常有限,我們甚至都無(wú)法證實(shí)四維時(shí)空之外,還有更高維度的存在,更無(wú)法去探索更高維度的世界。
不過(guò),我的這些猜想,也并不是胡思亂想,更不是憑空捏造——它們都是以我們所在的四維時(shí)空為基礎(chǔ),以愛(ài)因斯坦的相對(duì)論和量子力學(xué)為支撐,進(jìn)行的合理推導(dǎo)。我把四維時(shí)空作為一個(gè)點(diǎn),然后把這個(gè)點(diǎn)拉長(zhǎng),變成一條線(xiàn)(五維時(shí)空),再把這條線(xiàn)拉寬,變成一個(gè)面(六維時(shí)空),再把這個(gè)面拉高,變成一個(gè)體(七維時(shí)空),這樣逐漸展開(kāi),與零維到三維空間的展開(kāi)方式,有著異曲同工之妙。這種推導(dǎo)方式,符合數(shù)學(xué)和物理學(xué)的基本邏輯,也符合宇宙的對(duì)稱(chēng)美——宇宙的本質(zhì),往往是簡(jiǎn)潔而對(duì)稱(chēng)的,零維到三維的展開(kāi),是對(duì)稱(chēng)的,那么四維到十維的展開(kāi),也應(yīng)該是對(duì)稱(chēng)的。
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而且,如果真的存在這樣的多維世界,那么在我們眼里,很多非常詭異、難以理解的物理現(xiàn)象,就可以得到一個(gè)合理的解釋——這些現(xiàn)象,并不是什么超自然現(xiàn)象,也不是什么科學(xué)無(wú)法破解的謎題,只是高維空間中的現(xiàn)象,在我們四維時(shí)空里的“投影”,只是我們無(wú)法理解高維空間的規(guī)則,所以才覺(jué)得它們?cè)幃悺⑸衿妗?/p>
比如說(shuō),量子力學(xué)體系下的諸多詭異現(xiàn)象,像波函數(shù)坍縮、“上帝擲骰子”、量子糾纏、量子漲落、量子隧穿效應(yīng),還有著名的電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn),其實(shí)都可以用多維世界的思想,去進(jìn)行詮釋。我們都知道,量子力學(xué)的本質(zhì),是“隨機(jī)”,這種隨機(jī),是一種“正隨機(jī)”——也就是說(shuō),微觀粒子的運(yùn)動(dòng),是完全隨機(jī)的,沒(méi)有任何規(guī)律可循,我們無(wú)法預(yù)測(cè)它下一刻會(huì)出現(xiàn)在哪里,也無(wú)法預(yù)測(cè)它下一刻會(huì)呈現(xiàn)出什么狀態(tài)。
而我們平時(shí)所講的任何隨機(jī)事件,其實(shí)都是“偽隨機(jī)”——比如拋硬幣,看似是隨機(jī)的,正面和反面出現(xiàn)的概率各為50%,但實(shí)際上,只要我們知道拋硬幣的力度、角度、空氣阻力等所有因素,就可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出硬幣落地后,是正面還是反面;再比如抽獎(jiǎng),看似是隨機(jī)的,但實(shí)際上,抽獎(jiǎng)的結(jié)果,早就被抽獎(jiǎng)機(jī)的程序、獎(jiǎng)品的數(shù)量等因素,提前決定了。只有量子世界的隨機(jī),才是真正的隨機(jī),是無(wú)法預(yù)測(cè)、無(wú)法控制的。
那么,為什么量子世界是隨機(jī)的呢?很多科學(xué)家,包括愛(ài)因斯坦,都無(wú)法接受這種“隨機(jī)”——愛(ài)因斯坦曾經(jīng)說(shuō)過(guò)一句著名的話(huà):“上帝不會(huì)擲骰子”。
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他始終認(rèn)為,量子世界的隨機(jī),并不是真正的隨機(jī),而是因?yàn)槲覀冞z漏了某些“隱變量”——這些隱變量,控制著微觀粒子的運(yùn)動(dòng),只是我們目前還沒(méi)有找到這些隱變量,所以才覺(jué)得量子世界是隨機(jī)的。而多維世界的思想,恰好可以解釋這些“隱變量”的來(lái)源——這些隱變量,很可能就存在于高維空間之中,是高維空間中的規(guī)則,控制著微觀粒子的運(yùn)動(dòng)。也就是說(shuō),量子世界的隨機(jī),只是我們的一種“錯(cuò)覺(jué)”,在高維空間中,微觀粒子的運(yùn)動(dòng),其實(shí)是有規(guī)律可循的,是可以預(yù)測(cè)的,只是這種規(guī)律,需要突破維度的限制,才能被我們發(fā)現(xiàn)。在我們的四維世界里,無(wú)論我們?nèi)绾闻Γ己茈y找到這些隱變量,也很難理解量子世界的規(guī)律。
而更前沿的物理理論——弦理論,也認(rèn)為我們的世界,不僅僅有四個(gè)維度。弦理論是目前物理學(xué)界,最有希望統(tǒng)一相對(duì)論和量子力學(xué)的理論,也是最有希望揭開(kāi)宇宙終極奧秘的理論。弦理論認(rèn)為,宇宙的基本組成單位,并不是我們平時(shí)所知道的電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子,而是一種極其微小的“弦”——這種弦的長(zhǎng)度,大約是10的負(fù)33次方厘米(也就是普朗克長(zhǎng)度),比我們目前能夠觀測(cè)到的最小微觀粒子,還要小無(wú)數(shù)倍。
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這些弦,會(huì)在多維空間中,不斷地振動(dòng)、旋轉(zhuǎn),不同的振動(dòng)頻率和旋轉(zhuǎn)方向,會(huì)形成不同的微觀粒子,從而構(gòu)成我們這個(gè)豐富多彩的宇宙。
當(dāng)然,弦理論在發(fā)展過(guò)程中,引申出了很多分支,比如說(shuō)M理論、超弦理論等,但無(wú)論哪個(gè)分支,都是以高維度為基礎(chǔ)的。超弦理論認(rèn)為,宇宙一共有10個(gè)維度——3個(gè)空間維度、1個(gè)時(shí)間維度,還有6個(gè)隱藏的空間維度;M理論則認(rèn)為,宇宙一共有11個(gè)維度——3個(gè)空間維度、1個(gè)時(shí)間維度,還有7個(gè)隱藏的空間維度。
這些隱藏的空間維度,非常微小,它們蜷縮在普朗克長(zhǎng)度的尺度上,我們無(wú)法用現(xiàn)有的科學(xué)儀器,觀測(cè)到它們的存在,也無(wú)法用我們的感官,感知到它們的存在。但正是這些隱藏的維度,決定了弦的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn),也決定了我們宇宙的物理法則,決定了微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
雖然弦理論非常深?yuàn)W,涉及到極其復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式,讓人感覺(jué)晦澀難懂,而且目前,也沒(méi)有充足的實(shí)驗(yàn)證據(jù),來(lái)加以驗(yàn)證(因?yàn)槲覀兡壳暗目茖W(xué)技術(shù),還無(wú)法觀測(cè)到普朗克長(zhǎng)度尺度上的現(xiàn)象,也無(wú)法驗(yàn)證隱藏維度的存在),但是很多科學(xué)家,依然對(duì)弦理論情有獨(dú)鐘,依然在不斷地研究和探索弦理論。為什么呢?因?yàn)槿绻依碚撜娴某闪⒌脑?huà),很多在現(xiàn)實(shí)世界里,難以解釋的物理現(xiàn)象,利用弦理論的高維空間思想,就可以輕而易舉地得到詮釋。
我們可以舉一個(gè)通俗的例子,來(lái)理解弦理論的魅力。
在我們的四維世界里,高等數(shù)學(xué)是一門(mén)非常復(fù)雜、非常深?yuàn)W的學(xué)科,很多人窮其一生,都無(wú)法完全掌握它的精髓;很多復(fù)雜的數(shù)學(xué)難題,比如黎曼猜想、哥德巴赫猜想等,人類(lèi)研究了上百年,依然無(wú)法找到答案。但如果把這些高等數(shù)學(xué)問(wèn)題,放到高維空間里,可能就會(huì)變得非常簡(jiǎn)單,非常容易理解——就像我們現(xiàn)在看1+1=2那么簡(jiǎn)單,那么理所當(dāng)然。
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因?yàn)楦呔S空間的規(guī)則,更加簡(jiǎn)潔、更加對(duì)稱(chēng),很多復(fù)雜的問(wèn)題,在高維空間里,都會(huì)變得一目了然,很多難以破解的難題,在高維空間里,都會(huì)迎刃而解。
而科學(xué)家們一直堅(jiān)信:大自然從來(lái)都不應(yīng)該是復(fù)雜的,簡(jiǎn)潔才是最優(yōu)美的,對(duì)稱(chēng)才是最完美的。我們現(xiàn)在所看到的宇宙,之所以顯得如此復(fù)雜,之所以有那么多難以解釋的謎題,并不是因?yàn)橛钪姹旧砭褪菑?fù)雜的,而是因?yàn)槲覀兊恼J(rèn)知,被局限在了四維時(shí)空之中,我們無(wú)法看到宇宙的全貌,無(wú)法理解宇宙的本質(zhì)。當(dāng)我們能夠突破維度的限制,能夠理解高維空間的規(guī)則,能夠掌握弦理論的精髓時(shí),我們就會(huì)發(fā)現(xiàn),宇宙的本質(zhì),其實(shí)是非常簡(jiǎn)潔、非常優(yōu)美的,所有的物理現(xiàn)象,所有的宇宙謎題,都可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的理論,一個(gè)簡(jiǎn)單的公式,來(lái)完美詮釋。
當(dāng)然,這一切,都還只是我們的猜想和期待。
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我們目前,還無(wú)法突破維度的限制,還無(wú)法觀測(cè)到高維空間的存在,還無(wú)法驗(yàn)證弦理論的正確性。但這并不意味著,我們應(yīng)該放棄探索——人類(lèi)文明的進(jìn)步,就是一個(gè)不斷探索未知、不斷突破認(rèn)知的過(guò)程。從哥白尼提出日心說(shuō),打破地心說(shuō)的束縛;到愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論,打破經(jīng)典力學(xué)的局限;再到量子力學(xué)的誕生,讓我們看到微觀世界的神奇,人類(lèi)每一次的認(rèn)知突破,都伴隨著無(wú)數(shù)科學(xué)家的努力和付出,都伴隨著無(wú)數(shù)的質(zhì)疑和爭(zhēng)議。
或許,在未來(lái)的幾十年、幾百年,甚至幾千年里,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,我們將能夠找到證據(jù),證實(shí)高維空間的存在;我們將能夠突破維度的限制,探索更高維度的世界;我們將能夠掌握弦理論的精髓,統(tǒng)一相對(duì)論和量子力學(xué);我們將能夠揭開(kāi)宇宙的終極奧秘,理解時(shí)間和空間的本質(zhì),理解多維世界的規(guī)則。到那時(shí),我們?nèi)祟?lèi),將不再是被局限在四維時(shí)空里的“井底之蛙”,我們將能夠成為宇宙的“主人”,能夠自由穿梭于不同的維度,不同的宇宙,能夠操控時(shí)間和空間,能夠創(chuàng)造屬于我們自己的世界。
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