长、宽、高,三个维度撑起了我们熟悉的世界。物理学家习惯把时间称作第四维,但如果不是时间,而是另一个空间方向呢?多出来的那个方向,我们到底该怎么想象?
这个问题听起来像科幻,其实是数学里的正经课题。据相关介绍,数学家借助拓扑学来可视化高维空间中的抽象结构——不是画出一张"四维照片",而是用拓扑的方法把看不见的空间关系翻译成能研究、能推理的形式。
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为什么四维空间画不出来
三维世界里的直觉,到了第四个空间方向上就失灵了。我们能画立方体,是因为眼睛和纸面都在三维之内;一旦多出一个独立方向,任何投影都会丢掉信息。拓扑学的思路是绕开"画得像不像",转而研究空间在连续变形下不变的性质——哪些结构是本质的,哪些只是视角造成的错觉。
谁在做这件事
据相关介绍,得克萨斯大学奥斯汀分校的Maggie Miller就在从事这方面的研究。她的工作属于数学领域对高维抽象空间的探索,目标不是造出一张四维示意图,而是用拓扑工具把高维空间的结构讲清楚。
换句话说,四维空间长什么样,或许不是一个视觉问题,而是一个数学问题。我们看不到它,但可以描述它。
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