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星星和四维

2018年7月26日
8 min read
思考

如何想象四维

#如何向盲人证明星星的存在? 向一个先天盲人证明星星的存在和向一个非基督徒證明上帝存在哪个困难?

自然哲学思辨的重要基础就是

  1. 现象可以感知
  2. 现象可以在相同条件下复原
  3. 误差遵循一定的范围

所谓感知就是从外界接收信号。我们人类能够感知的部分完全是由五感构成(触觉、嗅觉、视觉、味觉、听觉)。其他的信号,必须通过一系列过程转化为能够被五感感知的信号。如红外线是看不到的,不过可以通过仪器转化到人类可见的范围内。引力波也可以通过仪器转化为图像(光信号)。
如何向盲人证明星星的存在呢?首先要把星星发出的信号转化为盲人剩余四感的范围内,然后使盲人重复观测。

向盲人证明星星的存在的方法:

  1. 让这个怀疑星星存在的盲人拿着照相机独自拍一张夜空的照片
  2. 让他独自冲洗足够多枚此照片
  3. 让他找一个视力正常的人,给对方一张照片,要求他用针在每一个发光点的位置刺一个洞
  4. 让他换一个人、换一张照片,重复步骤3
  5. 等他重复足够多次,发现每一个视力正常的人都在照片的相同位置上刺了洞
  6. 那么他至少可以相信:夜空中有一些他看不到而别人都看得到的发光的东西 ← 这也就是普通教育程度者所理解的“星星”
  7. 至于他如何相信“夜空中那些发光的东西”是“由炽热气体组成的,是能自己发光的球状或类球状天体”,这已经是每一个早期教育老师都会做的事情了

这个方法是把光信号(视觉)转化成了小洞(触觉)。 当然还有其他的方法,比如把盲人发射到星星上,或者接一个设备,将光信号直接转化为电信号输入大脑。

这个方法的隐藏条件是,

  1. 需要有一个有视力的人
  2. 一个信号转化的过程
    如果两个条件不满足呢?试想,
    一个盲人如何向另一个盲人证明星星的存在?(去掉条件1)
    如何像盲人解释一种绘画风格?(去掉条件2,信息难以量化/转化)

#人类如何感知四维的存在?

回到维度的问题。在高维的感知上,人类相当于一群盲人。人类无法感知高维,是因为这超出了五感的范围,我们的视觉只是三维的。所以四维的世界,对于我们来说,就像是盲人“眼中”的星星。

参照上面提到的解决方案,我们需要一个能够感知四维的人(或仪器),然后通过某种方法,把它转化到三维的视觉上(或者嗅觉触觉等)。想想我们知道什么降维的方法呢?展开图是一种,将高维物体拆开。投影也是一种方法。

人类是否能想象出多维空间的形态


二维展开图卷为三维

三维展开图卷为四维


三维立方体的二维投影

四维立方体的三维投影

##三维对二维的观察(待填坑)
想象一个平面上生活的二维生物,从上面看下去我们可以同时看到这个生物的外部与内部,而它是看不到我们的。它的视觉是二维的。和人类相似,人类看一眼捕捉到一个面,然后移动视角形成立体的概念。它一眼看上去只能看到一条线,转动视角会看出一个二维物体的全貌。(一个二维的轮廓,而不是一个二维面,它无法看到二维物体的内部!) ##二维对三维的观察(待填坑) ##四维对三维的观察(待填坑) ##三维对四维的观察(待填坑)
##时间作为第四个维度 我们能感知的这个世界是4维的,三维空间加一维时间。
时间是什么?
时间的本质是物质的运动。
这句话是什么意思呢?为了深入理解,再看一遍这个例子:
假设一座封闭的房子正以匀速往前飞,是接近光速的匀速v,这时一束光在房子中穿过,那么房子里的人测量到光正以c穿过,为什么不是c-v呢?解释就是房子内部的测量工具在收缩,人的感官,理解认知一起收缩,所有物质运动变慢,也就是, 时间变慢了。时间的本质应该是用来辅助描述物质运动的概念而已。

为了再深入理解一点,再举一个例子。
如果一个宇宙中只有一个粒子,那么时间是不存在的。(假设这个粒子不可分)(为什么不存在等下就知道了)
如果有两个粒子A,B,A的位置为0,B会依次出现在d,2d,3d...那么定义:B每移动一次的时间就是1秒。那么有朋友要问了,B两次出现的时间可能不一样啊,怎么能都定成1秒呢?这就是关键!因为时间是依附于运动存在的,而不是运动依附于时间,从0到d,从d到2d,移动了才会有时间。假如B到了2d再也不动了,那么之后的时间也就不存在了。

再重复一遍
时间的本质是物质的运动。
(未完待续)

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