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第五十九章 给孩子科普正确的维度概念（第1页）

这天，在讨论人类是几维生物的这个话题上，雨城和姐姐天美产生了两种不同的观点。雨城认为人类是三维生物，但姐姐天美却认为这个世界并没有真正意义上的三维物质，人类所能看到的一切，包括宇宙天体，其实都是三维空间中的四维物质。雨城见说不过姐姐，便打算找母亲来证实自己的观点，于是俩人找到母亲，便将各自不同的观点阐述出来。

母亲聆听后，并没有直接否认他们的观点，反而向他们提问，询问他们对维度的理解。

姐弟俩相互瞥了一眼，雨城开口道：“根据科学的角度……”

“不不，不是科学的角度，而是数学的概念……”母亲提醒道。

“啊？”雨城有些惊讶，随即愣了一下。

“没事，你继续说你的。”母亲微笑着说。

雨城略作思考后，继续说道：“据说我们目前所处的宇宙，共有十一个维度：零维，相当于一个奇点的存在，没有物质，没有时间与空间；一维，是没有宽度的一条线，是两个点或无数个点集成的；二维，则是一个没有高度，只有长和宽的平面；三维，则是在二维上加上一个高度的立体；四维，则是在三维的基础之上，加上一个时间线的概念；五维，则是在四维的时间线上，拥有更多的时间点，并且每一个时间点都可以分出不同的时间线；六维，把五维的每一条时间线都可以扭曲并且相连；七维，有无数条时间线从该点向外辐射；八维，则是将两点连起来所得的线与之前两点所连的线相交；而九维，就是弯曲一个空间会产生一个新的维度；十维，包含着所有的可能性，所有的时间和空间，所有的所有；最后的十一维，是由十维空间加上记忆和感知构成的超凡维度空间。”

“嗯，不错，”母亲点点头，“但说了那么多，难道你就没有发现什么吗？”

雨城眼珠子一转，思索片刻后，缓缓开口说道：“感觉，好像四维以上，基本全是纯胡扯了。”

母亲轻轻笑了笑：“其实，你和姐姐之前说的，也都没什么问题。但这都只是一种相对的侠义概念。因为我们现实生活中的物质都不能仅用三维来定义，因为这些事物都会随着时间而不断变化，这都是属于四维范畴的。也就是说，这个世界是没有真正意义的三维物质的……”

听到这，姐姐的脸上不由自主地流露出得意的神采，她如沐春风地摆了摆头，并朝着雨城炫耀着自己的胜利。但雨城并无任何恼羞成怒的情绪，只是稍微做出个满不在乎的表情。

“那蚂蚁算生活在三维世界中的二维生物吗？妈妈。”雨城问。

母亲笑着反问：“这话怎么说？”

“因为蚂蚁的世界中只有二维视觉啊。”

“这话你都是听谁说的？”母亲不由轻轻笑了起来：“首先蚂蚁并不是一个平面生物。其次，说蚂蚁的视觉完全没有立体感，这话是没有任何科学根据的。因为蚂蚁只是过于渺小，就像我们人类，正常情况下，我们人类也是感受不到地球是圆的，甚至会以为地球是平的。这里最直观的原因是主要因为我们人类太渺小了，同理，蚂蚁也是如此……”

听到这，姐弟俩不由同时朝窗外瞥了一眼，发现还真是如此。母亲继续说：“蚂蚁平时之所以很难感受到人类的存在，其实并不是因为蚂蚁看不见人类，这里最直观的原因是因为人和蚂蚁体型相差悬殊。因为人类在蚂蚁的眼中就如同人类眼中的大山，无法看清全貌。对于人类来说，要看清大山的全貌，通常会选择远离一些的距离。同样的，蚂蚁也会采取类似的方式来看待物体。但由于蚂蚁本身就过于渺小，眼睛也就相应的非常小，这直接导致它们视觉能力上的受限。以前不是有句古诗吗？‘不识庐山真面目，只缘身在此山中’，道理基本都和这差不多的。其实要是说到蚂蚁的话，飞蚁可是蚂蚁当中最能直观证明蚂蚁也是有感知深度能力的证据之一。在我们现实生活中就有个非常典型的例子是，当蚂蚁爬到一个腾空的物品上时，它们是不会直接跳下来，这就说明蚂蚁是能感受到底下存在一个深远而危险的空间的。除此之外，也有科学研究表明过，蚂蚁能够看到前方凸起物并做出反应。科学家将蚂蚁按体型大小分为两组，并在它们回巢的路径上设置障碍物观察其反应。结果发现，两组蚂蚁均不会爬过障碍物，而是绕道避开。较大体型的蚂蚁在距离障碍物约十七厘米时开始绕道，而较小体型的蚂蚁在距离障碍物约五厘米时才改变路线。这表明蚂蚁能够看到有深度的物体，且蚂蚁的视觉能力与其体型相关。此外，蚂蚁并非完全依靠信息素寻找归巢路线，它们能够绕过障碍物回到原本的归巢路线，说明蚂蚁也是具备三维视觉的。如果仅凭视觉来定义维度的话，那么地球上大部分食草动物都是二维生物，因为食草动物主要以单眼视觉为主，缺乏视线交叉，因此没有距离感和立体感。而我们人类之所以能够获得立体感，主要是因为双目视物的距离差异导致的。这一点在陆地上的猎食性生物中尤为明显，因为它们通常具备和我们人类一样的双眼视觉。”

“那么说，蚂蚁也是三维生物咯？妈妈。”雨城感悟道。

“怎么还三维啊？”姐姐略显不屑地看了一眼雨城：“妈妈刚才不是说了吗？我们现实生活中的物质都不能仅用三维来定义，因为这些事物都会随着时间而不断变化，这都是属于四维范畴的，你知道吗？其实这个世界是不存在什么所谓的一维、二维什么的，甚至就连维度都不是真实存在的，知道不？是吧，妈妈？”

姐姐说着，面带微笑着看了一眼母亲，然后继续说道：“就拿二维来说，这个世界是不存在真正意义上的二维的。因为这个世界无论多薄的东西都有自己的厚度的，即使是夸克，理论上只要被放到无穷大，都跟个宇宙似的。就像印在这些东西上的图案，表面上看着像二维，但你只要把它放大到一定的程度时，你就会发现这些油墨也是有非常惊人的深度的。”

“那影子呢？”雨城问。

姐姐当时就白了他一眼：“你问的这个问题都问错了，你知道吗？因为影子只是不透明物遮挡住光线的传播形成的较暗区，跟维度是没有任何关系的。对吧，妈妈？”

母亲看着姐弟俩，微笑着说：“姐姐说的对。其实维度只是一种数学概念来的，并不是实质性的存在。虽说爱因斯坦曾经也提出过四维的概念，但并不是现在的许多人所曲解的那样。因为爱因斯坦认为：‘时间’与‘空间’并不是绝对的，只是相对存在。因为物质只有在空间中运动，才有时间的概念。如果没有空间，没有物质，也就没有宇宙，更不存在时间；时间因物质的运动而改变，空间因为物质的存在而弯曲变得不均匀。维度作为一种数学概念，只存在于数学中，是数学中独立参数的数目来的。其实无论是‘维度’，还是‘纬度’、又或是‘时间’，都只是人类发明的一种计量概念，是没有任何实质性的，就像数字一样，是人类为了便于理解这个世界所嵌套的一种框架。这就是为什么四维以上，维度基本没有一个统一的概念，因为这全是人们胡编乱造的，又不是实质存在的。包括我们日常使用的数学单位，如：长度单位中的‘丈’、‘尺’、‘寸’，重量单位的‘斤’、‘两’、‘克’，以及时间单位的‘分’和‘秒’等，都是我们为了更好地理解世界而设立的框架。以前在没有时钟的古代，人们只能依靠影子来计量时间。因此，人们发明了一种名为《日晷》的计时器。那时候可是没有‘分’和‘秒’的概念的，直到一六五六年一款名为《钟摆》的时钟出现，人们才有了‘分’和‘秒’的概念。然而，这并不意味着‘分’和‘秒’原本就是实质存在的，时间也只不过是人们用来测量物质运动过程的计量单位而已。”