四维空间到底存在不存在——100个科学问题之43

海云青飞 https://www.tuenhai.com 20190615

基本可以确定,本宇宙不存在四维空间。有许多对空间一知半解的人会告诉你存在四维空间,还有人把四维空间的正方体都画出来了,其实这些只是人类在数学上的想象,他画的还是三维正方体,并不是四维正方体。人类解释不了一些问题,就想象出了子虚乌有的四维空间,这和远古人类不理解自然现象,就想象出人形神,雷公电母这些东西一样

海云青飞 https://www.tuenhai.com 认为,三维空间就可以解释我们所处的宇宙的物理现象了

每一种亚原子粒子都会产生下列四种不同作用中的一种或几种。这四种作用分别是:引力作用、电磁作用、弱相互作用和强相互作用

这四种作用只是三维空间的四种不同的特殊运动状态而已,人类不能在细节上分辨出它们运动状态的不同,于是就把它们区别对待,而不能把它们统一到空间运动的公式上

所谓力场,只是核心的运动状态向四周的扩散。整个宇宙的空间本身就是个整体,任何一处的任意形式的空间运动理论上都会扩散到全宇宙。比如你在读 海云青飞 写的这篇文章,这表示我的空间扩散到了你那里,虽然你看到的只是一个个字符,但是实际的空间却是要复杂得多。许多人不理解物理学的场为何物,理解了以后是极为简单的

物理学在宏观原理上极简单,虽然在局部的计算可以很复杂。现代物理学是局部物理学,只认识到事物的复杂,还没有上升到整体物理学,因为没有对事物的宏观把握,于是会提出许多没有必要的概念和理论,人为把简单的事物弄得更加复杂了

43 许多科学幻想小说里都提到“力场”和“超空间”,这都是一些什么东西?它们真的存在吗?

《你知道吗?——现代科学中的100个问题》

阿西莫夫著 暴永宁等译 碧声扫 https://www.tuenhai.com 整理

每一种亚原子粒子都会产生下列四种不同作用中的一种或几种。这四种作用是:引力作用、电磁作用、弱相互作用和强相互作用

每一种作用都从它的发源处散播出来,成为一种“场”,而且在理论上是弥散在整个宇宙之中的。大量粒子所产生的同一种场可以叠加起来,产生极其强大的合成场。因此,尽管引力场是这四种场里最弱的一种,太阳——由大量粒子构成的物体——的引力场却是很强大的

位于这样一种场中的两个粒子将被场所推动,或者互相靠近,或者互相离开,这要看粒子与场的本性是怎样的,粒子的加速度则取决于这两个粒子之间的距离。这种加速度往往又被解释成是“力”所引起的,所以我们就要谈到“力场”。从这种意义上说,场的确是存在的

不过,我们所知道的力场总是有物质作为它们的起源;一旦物质没有了,力场也不复存在了。但在科学幻想小说中,总有某些无需物质存在的强大力场被想象了出来。因此就会出现那么一段真空,它对粒子和辐射能起到阻拦作用,正好象这段真空竟是一块两米厚的钢块一样。真空里会出现各种原子间的作用力,但却根本不存在产生这些力的原子。这种“无物质力场”作为一种科学幻想的手法倒是颇为方便的,但是,老天在上,根据我们今天所掌握的科学知识来看,这种手段是太缺乏依据了

“超空间”是科学幻想作品中的又一个挺方便的手法,这是作者用来绕过光速这个障碍的

为了弄清楚这是怎么一回事,设想有平摊开来的很大的一张纸,纸上面有相距六米的两个点,再设想有一只行动极缓慢的蜗牛,它一小时只能走一米,显然,它要用六个小时才能从一个点走到另一个点

不过,如果我们把这个两维的纸片在第三个维上弯曲一下,就会使这两个点靠近起来。如果这时这两个点只相隔一毫米,而且不知怎么一来,那只蜗牛也能跨越过这两个点之间的空间,那么,只消几秒钟,它就能从一个点到达另一个点了

现在可以来类比一下:如果有两颗恒星彼此相距五十光年。那么,一艘飞船以最大的速度——光速——飞行,从一颗恒星飞到另一颗恒星,也得花五十年的时间(从这两颗恒星中的任意一颗上来看),这会产生许多麻烦事来。因此,科学幻想小说家想出一个使情节简化的法子:他们假设具有三维结构的空间能够在第四个空间维上弯一下,这一来,两个恒星间就只有一个很小的四维距离了,于是,飞船就会越过这个小间隙,只用很短的一点时间,就从一颗恒星跑到了另一颗恒星

数学家经常说起与3维物体类似的四维物体,只是在前面加了一个“超”字。一个表面距中心在四维上等远的物体叫做“超球”。同样,还有所谓“超正四面体”、“超立方体”和“超椭球”。使用这套表达方法,我们就能把两颗恒星间的四维距离叫做“超空间”

不过,无论这种超空间对科学幻想小说家是多么方便,据我们所知,科学现实中并不存在这个东西,它只是一种数学上的抽象而已

阿西莫夫《你知道吗?——现代科学中的一百个问题》科学普及出版社 1984年

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