第303部分(3 / 4)

小說:法師伊凡 作者:片片

看完動畫之後,蘇乘熱打鐵像大家開始解釋:“在以低維生物視角看高維實體時,永遠只能瞭解極其有限的資訊,就像一隻螞蟻,它的世界中不存在立方體這個概念,對於真正的二維生物來說,一個放在桌面上的立方體只是平面本身的一部分,他們的世界只有前後左右,沒有上和下,當他們從立方體的一個面跨越到另一個面時,會驚訝的發現另一個矩形世界會陡然出現在視界中,而根本無法理解這種變化是怎麼來的,如果在桌面山放一隻球,一隻螞蟻從一個點進入這個球時,在出發處做一個路標,當它繞完整整一週,從球上下來之後,肯定會發現出發處的路標,但對於它本身來說,這個過程是不可思議的,這就跟你們在實驗中碰到的問題差不多是一個xìng質。”

說到這裡,蘇又拿出一個實際的立方體模型放在桌面上,指著模型的一面繼續說:“假設,我們就是這樣一群螞蟻,我們從這個面出發,然後在立方體內部以隨機路線到處尋找去其中一個特定點的路徑,但因為我們無法辨認方向,不久就發現竟然回到了原點……解決這個問題最好的辦法就是讓螞蟻掌握一種可靠的數學方法,來標記這個完全陌生的空間,就好像建立一個三維的座標系,如果他們能時時刻刻對照自己的所處的方位,就像航海家在船上透過星星的位置確認航向一樣,那就不會再有迷路的問題了。”

“那用什麼方法來做標記呢?”有人問道,“高度對他們來說是根本不存在的啊。”

“是這樣的,即使是站在我們三維視角的角度,要幫這些螞蟻來理解我們的世界仍然存在不小的困難,可以說,在感官層次的理解幾乎是不可行的,但如果這群螞蟻足夠聰明,能掌握我們這個世界的數學規律,那他們就能夠用理智來探索。

也許你們覺得這有些不可思議,事實上,人類在數學維度上的研究比你們想象的要深入的多,高維幾何不僅可以完美描繪四維空間,甚至還能描繪四維之上,任意維度空間的幾何細節。

在二維世界中,正方形具備四條邊,四個頂點,如果螞蟻仔細探索過立方體結構的話,那他們應該不難數出這個立方體具備八個頂點,2條邊,六個面,這對他們來說無疑是一個難以想象的世界,就像我們無法想象超立方體一樣。

在數學中,對超立方的體的正式名稱是正八胞體,這個命名方式就像我們稱立方體為正六面體一樣,胞就相當於對立體結構的一種稱呼,因為這個四維實體是由個立方體在更高維度上“圍”起來的。

一個正八胞體具備個胞,24個面,2條稜和6個頂點,每一個頂點處都由四條互相垂直的稜交匯而成,即使我們現在知道這個事實,也無法在空間上想象這個結構,不過大家可以看我手上拿著的這個立方體大概想象一下,這是我們從正面看到它的模樣,就像二維生物從正面看立方體只是一個正方形一樣,不過接下來的變化,大概看一下這個動畫。”

說話間,蘇又開啟了一段動畫,畫面中出現了一個一模一樣的立方體,然後這個立方體開始發生變化,它的頂點處開始出現分化,更多的邊就像自然而然生長出來一般出現在這些頂點的周圍。

蘇適時的按了暫停,然後把手邊的立方體拿出來,嘗試讓大家理解這個變化——在平面中,當二維生物看到這個立方體的時候,它是正方形,然而一旦這個正方形的方向出現了偏轉,他們就會看到在這之後,被遮擋的高維細節,其他的邊和頂點開始出現,就和影片中超立方體其他頂點的出現一樣。(作者建議要詳細體會這一段描寫,最好百度影片“四維空間”)

聽眾似乎隱約明白了蘇想表達的,但眼神之間依然是似懂非懂——這對想象力的要求不是一星半點,大部分人能想象這些描述中的一部分,但要想象四維實體的全部,幾乎是不可能的。

“對於螞蟻世界來講,最簡單,最容易理解的標記方式就是在這些稜上動手,想象一下,如果螞蟻造了這樣一個立方體,在每一條稜上都標上相應的刻度,同時設立一個參考基準點,給從這個點出發的三條稜建築材料標上不同的顏sè來作為三個不同的座標系,並以此類推,處在同一平面互相平行的直線標上同樣顏sè——這些內容透過平面幾何知識完全可以做到,那麼這樣一來,當它們對自己做處的方位感到迷惑時,就可以沿垂直方向對距離他們最近的幾條稜作垂線,所得到的稜上的刻度,就是他們在三維中的座標。

當然,如果是在完全的二維世界,是不可能造的出立方體的,因為根據平面幾何,不可能存在經過一點的三條線互相之

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