人类俯视蚂蚁,那高维生物也可以俯视人类,难道我们被“囚禁”?

我们在说到维度的时候,一般会把蚂蚁比作二维生物,并不是蚂蚁就真的是二维生物,它也有长、宽、高这三个三维要素。但是我们说它是二维生物其实也是一个比较恰当的比喻。因为蚂蚁可以说无法感知到三维空间的存在,在的活动范围大多集中在二维表面上。

例如,我们常会看到这样的视频,说的是一只在纸上爬行的蚂蚁,你用笔在它前进的路上画一条线,蚂蚁就好像被一股无形的力量阻挡住了,无法越过那条线,而是会选择绕道。因此把蚂蚁比作二维生物最恰当不过。

那么什么是二维表面呢?这个最好理解了,因为我们人类是三维生物,可以在另一个维度上任意的俯看二维表面,当然也可以俯瞰在二维表面上爬行的蚂蚁,但蚂蚁并不会注意到我们,因为它们无法感知高维生物的存在。我们用笔随意画一条看似无形的线,都可以给蚂蚁造成无限的困扰,如果它有思维的话,肯定会产生一辈子的心理阴影。

但是一个二维表面也可以有不同的曲率,可以是平坦的0曲率(也就是二维平面平面),可以是正曲率(也就是地球),还有负曲率(马鞍),我们有两种方法可以测量二维表面的曲率,一种是在二维表面上画三角形,如果这个三角形的内角和是180°,那么这个二维表面就是一个二维平面,另外一种就是在二维表面上画两条平行线,这两条平行线永远是无法相交的。

但是一个二维平面可以构成任意的形状,例如你拿一张纸,你可以将它卷成圆柱体,这个圆柱体的表面依然是二维平面,因为它满足以上的两个要求:三角形内角和180°和两条线永远平行。你可以撕一张纸试一下。

那么当三角形的内角和大于180°的时候,或者我们无法在一个二维表面上画出平行线的时候,那么这个表面就是一个正曲率的二维表面,考虑下地球的表面。三角形内角和总是大于180°,并且两条平行线最终会在南北极点相交。你可能会认为,两条纬线不会相交,但它们没在一个平面上。

当三角形的内角和小于180度的时候,或者说两条平行线向外发散永远不会相交的时候,这个二维表面就是一个马鞍形的负曲率。

这些不同的曲率的二维表面可以构成任意的三维形状。

就像我们的地球,它就是由二维正曲率的表面组成的三维球体。蚂蚁在地球的表面上它永远都无法知道地球的形状,因为它是一个二维表面上的生物,它没有感知三维的能力。而我们人类虽然在古时候也认为地球是一个平面,这只是因为我们太过渺小在地球上无法看到地球的形状。

但是我们人类作为三维生物,我们相对于平面上的蚂蚁来说,我们可以通过第三个维度飞出地球,来俯瞰整个地球的形状。而我们就成为了那个俯瞰整个地球表面生物的高等生物。那么对于宇宙来说,情况也是一样的。

通过我们最好的测量,可观测宇宙的三维空间的曲率与0曲率无法区别。也就是组成宇宙的三维空间是平坦的。但这并不代表整个宇宙的曲率就是平坦的,它可以是正曲率,也可以负曲率。而整个宇宙的形状也可以是任意的形状。那为什么我们测量的可观测宇宙是0曲率呢?

这其实跟我们在地球上一样,我们太渺小的,无论我们怎么看,地球表面都是平坦的,但整个地球其实是个球形。这个局限性对于人类在宇宙面前也是成立的。而我们作为三维空间的生物,我们无法推到另外一个维度(也就是第四个维度)去观察整个宇宙的形状。就像蚂蚁一样无法飞到三维空间去观察自己生活的二维平面一样。

如果真的存在四维空间,我个人觉得,那可能是另外一个世界,在那个世界肯定存在着我们无法理解的生物或者宇宙法则。而我们人类生活的世界就是更低维的世界,就像我们看蚂蚁一样。而蚂蚁根本不会引起我们的注意,我们也懒得去打扰它们。

而我们人类在哪些更高维度的生命面前,可能就跟蚂蚁一样,无法引起它们的注意,也许我们地球也没有引起它们的注意。