当一个人开始熟悉关于世界物理图景的现代观念时,可以说他的脑袋就会转个不停。如果说以前物体的线性大小是一个恒定值,那么现在长度则取决于速度。如果说以前时间之箭是严格向前的,那么现在时间可能根本不存在。量子纠缠和远距传物等各种 "把戏 "也成为可能。
一个相关的问题随之而来:如何解释这一切?说到底,牛顿物理学错了吗?
完全没有!没有人否定已发现的规律性,只是观念的不同。牛顿或经典物理学是正确的,但仅限于在其测量框架内。如果我们试图用标准模型来描述多维空间中发生的事件的投影,那么就会出现无法解释的规律性。
空间投影的概念
今天,没有人能确定有多少个维度。可能有四个维度——长度、宽度、高度和时间。也可能有五个。也可能有很多我们无法意识到的维度。
重要的是要明白,如果不可能研究一个维度的整个体积,那么谈论空间的投影是合适的。
为了理解什么是空间的投影,我们不妨想象一下地球仪和世界地图。
地球仪是一个三维体积空间。
纸上世界地图是地球体积空间在二维纸上的二维投影。
我们可以用 x 和 y 坐标轴绘制坐标平面。我们还可以绘制三维立体空间,除了宽度和长度外,还可以添加高度。老式电子游戏的爱好者可能对此深有体会,因为老式游戏的图形是从二维逐渐过渡到三维的。
现在想象一下,你有一个存在于三维空间体积中的三维金字塔。但你只能使用二维平面。您需要在一张平面纸上描绘一个三维物体。
很显然,等值线是存在的。它用于设计,可以在纸上绘制体积图。顺便说一下,需要注意的是,这并不是没有问题的。毕竟,您还需要在纸上补充等值线图纸,以及该物体在平面上的投影图。现在让我们回到金字塔上来。它是三维的,而工作表是二维的。为了在纸上正确地表示金字塔,我们需要在必要的坐标平面上进行投影。
平面上的体积投影
因此,如果我们将金字塔停在一个位置,就会看到它的正面投影,并用一个三角形来表示。我们可以这样表示金字塔在二维空间中的正面投影是一个三角形。
理解投影如何解释无法解释的事情?
现在,让我们想象一下,把金字塔的投影转移到二维坐标平面上。我们直视前方——我们看到一个三角形--我们把它画出来。我们从上面看——我们看到一个有边的三角形,我们把它画下来。从下面看——在底部看到一个三角形,也画出来。利用平面空间的体积投影,我们可以完整地描述一个三维图形。
我们现在的优势在于,我们可以将这个金字塔在手中扭转。我们能够使用三维空间并意识到它。按照一定的规则在纸上绘制这样一个金字塔的 "地图 "是完全可能的,而且不会有任何问题。但设想另一种情况。假设我们只生活在一个平面上!三维空间,因为我们没有意识到它的存在。除非我们不知道它是什么。我们不知道如何使用它。
现在,让我们想象一下,在二维空间中,同样体积的金字塔我们只能在一个平面投影中看到,甚至不知道它的体积。
如果只看到一个投影
它将是一个规则的平面三角形。我们可以完整地描述这个三角形,甚至找到一些规律性。但这一切都要等到体积中的金字塔突然绕着它的底座转了一圈。充其量,我们只能在二维空间中看到一个圆:)
在最坏的情况下,它将是一个不符合我们 "已知平面图形目录 "的图形。
想象一下投影出来会是什么样子。
所发生的一切看起来就像魔鬼。量子物理学就是这样。
许多科学家,包括爱因斯坦的祖父们,都认为我们的空间有许多维度,而一切难以理解的东西都只是为了把对我们来说不可思议的过程投射到我们的坐标平面上。
我们只生活在三维空间里,最多是四维空间。现在把五维空间的东西投射到这里,你会发现你会得到一个类似于金字塔在平面上旋转的图形。至少,我们甚至不会意识到这是一个金字塔!
原来,线性维度取决于速度,那么时间旅行是完全可能的。在电影《星际穿越》(Interstellar)中,这一逻辑得到了完美的诠释。