首先声明:我不是科学家,只是科学爱好者,传播科普知识。但在科普之外,偶尔也会大胆放飞思想,进行各种想象和猜测,毕竟科学也需要大胆的想象。而以下也只不过是我的一个小小想象,可能没什么科学道理,但大家不妨娱乐一下!
首先,我们来塑造一位角色,就叫他A吧。
A生活在一个一维的世界,他有一栋属于自己的一维房子,我们就称它为“一维小屋”吧。
A先生最喜欢在自己的小屋内散步,他对自己拥有的领地感到非常满意。
他认为自己的小屋设计很是出色呢!
有一天,在整个空间中,传来了创世者的声音:
“A!给你一个成长的机会,让你拥有更宽广的天地!我给你许多一维小屋,由你来安排!”
A先生兴奋得不得了,于是,基于一维世界本能的理解,他着手改造空间,自以为有了更大的天地。
创世者沉默了片刻:
“庸俗!愚蠢!换个角度想想!”
A先生豁然开朗!于是,他将众多一维小屋紧密地排布在一起,意外地构建出了一个二维的居所!
A先生因此变成了A²先生,他变成了一个平面。
他兴奋得不得了,觉得之前的居所多么单调。
他甚至高兴得开始打圈!这是他从没做过的事!
A²先生更爱在自己的居所里散步了,有这么一个属于自己的空间,他感到非常快乐。
有一天,在整个空间中,创世者的声音再次响起:
“A²!我再给你一个成长的机会,让你拥有更宽广的天地!我给你许多二维居所,由你来安排!”
A²先生兴奋得不得了,于是,凭借对二维世界本能的理解,他对空间进行了改造,自以为有了更大的天地。
创世者又沉默了片刻:
“庸俗!愚蠢!换个角度想想!”
A²先生豁然开朗!于是,他将众多二维居所紧密地排布在一起,意外地构建出了一个三维的居所!
A²先生因此变成了A³先生,他变成了一个球体。
他兴奋得不得了,觉得之前的居所多么单调。
他甚至高兴得跳了起来!这是他从没做过的事!
A³先生更爱在自己的居所里散步了,有这么一个属于自己的空间,他感到非常快乐。
他甚至精心装饰了自己的居所,让自己看起来更像一个三维生物!
为了让大家看得更清晰,A³先生把自己的居所墙壁换成了半透明的白色。
他甚至还为自己购置了小床和小熊。他认为这样,更能让同样是三维的读者们理解他,因为他感到很孤独。
有一天,在整个空间中,创世者的声音再次响起:
“A³!我再给你一个成长的机会,让你拥有更宽广的天地!我给你许多三维居所,由你来安排!”
A³先生兴奋得不得了,于是,凭借对三维世界本能的理解,他对空间进行了改造,自以为有了更大的天地。
创世者又沉默了片刻:
“你还是那么庸俗!愚蠢!换个角度想想!”
A³先生豁然开朗!但他也感到慌乱。
于是,他尝试将众多三维居所紧密地排布在一起,让空间不断重复堆叠,构建了他从未敢想象的“四维空间”。
A³先生因此变成了A⁴先生,他无法用语言描述自己。
他震惊地四下张望。
他看到了居所的全貌,同时也置身于居所的内部——是的!他可以同时看到完整的空间和内部的细节!同时!
他试图从不同方向寻找自己的小熊,但三维距离和大小的概念已不复存在,从这个角度,他可以看到空间中重叠的无数小熊以及小熊的每一个切面!同时,他自己也置身于小熊的内部!
A⁴先生感到一阵晕眩,决定躺在床上休息片刻。
他试图看向床。
同样的无尽细节,无尽切面,无尽重叠。
最远处,他能看到整个居所!但同时,他又置身于枕头的内部!同时,他又置身于小熊的内部!同时,他又置身于枕头内一个棉絮纤维的内部!他置身于无尽空间的叠加态中!
如果愿意,他能同时看到无尽的细节,也能看到一切的全貌!
“方寸之间,深不见底!”
A⁴的呼吸变得急促!他觉得空气也被叠加了!每个分子每个原子,都同时无尽大又无尽小!他自己也是!
他甚至能看到自己身体的内部结构!甚至置身于自己身体的内部结构中!——尽管这个空间没有内部和外部的区别。
A⁴先生震惊不已,同时又感到无比激动。
他在四维空间中喊道:
“创世者啊!让我看看五维空间吧!我想要知道五维世界是怎样的!”
创世者沉默了片刻:
“算了,我的电脑已经很卡了,回到三维吧。”
A³先生又变回了球体,居所还是他精心装饰过的样子。
他觉得刚刚的经历就像一场奇异的梦,也觉得眼前的三维世界如同纸片一般单薄。
很多人对虚拟世界的概念感兴趣,那么我们就把这个思维游戏做得更疯狂一些!
1,容量计算
在数学上,比如我们用10米来表示一条线段的长度,现在我们把10米定义为这条线段的“容量”。
那么,一个边长为10米的二维平面,它的“容量”就是10²=1010;
那么,一个边长为10米的三维立方体,他的“容量”就是10=101010;
如果这个宇宙的数学是和谐而完美的,那么,我们不妨相信一个边长为10米的四维封闭立方体空间(这个描述不严谨,注意,这只是个思维游戏),它的“容量”就是10⁴=10101010。
我们来尝试找一下 [10³的三维立方体]*10,这个乘以的10米,在哪?
我们想象,把立方体的六个面,分别拉向对面,也就是每个方向的每个断面上,都叠加了一层三维空间。而拉向对面的这个距离,正好是10米。
我们来尝试想象和感受一会儿这个空间致密的状态,复杂的信息量,繁复的视野。
再看这个三维物体,真的“像纸片一样薄”了嘛……
2,时间是什么?
许多人可能提到了时间,其他答案中也不免有人提到了时间。
我倒认为,在讨论这个问题时,时间并无意义。
我们想象有一个二维空间,其中居住着纸片人,他们的生活也有时间概念,但把二维空间加上时间轴,并不能形成三维空间。
维度就是维度,时间就是时间。
那我们继续思维游戏:时间是什么呢?
我认为,因为我们是人类,我们会死。我身边的草木山石都会死。
海枯石烂终有尽。
我们观测到的恒星也会死。我们观测到的宇宙在膨胀。
万物,都在动。
因此,时间有了意义。
我们总是提到时间。
想象我们是一种生物,我们是一张大膜,有智慧的大膜,有弹性的大膜,我们在宇宙起点时包裹着它,而后宇宙大爆炸,我们也随着宇宙边缘的膨胀,我们与某种“视界”相对静止,我们永生,看到的一切也是静止,那我们会不会永远意识不到时间这个概念呢?
3,双缝干涉与费米悖论
那为什么会有这一切?
直接说吧,我认为存在的一切都在一个虚拟的计算机中,这个想法可能真的合理呢~
想想双缝实验啊,想想量子理论的一些内容,想想波粒二象性这种不合理的事,或许我们的世界真的会因为观察与否,而被“优化”——你观察它,它就是粒子,它就有细节,有结构,有规则;你不观察它,它就是波,就是概率,就会被节省内存。
为什么我们的世界是三维的?答案会不会是存储的极限?
为什么光速无法超越?答案会不会是计算速度、读取速度的极限?
为什么宇宙中的熵会增加?做过绘图,建模,编程的人应该都会有同感,文件越深化,越编辑,有序度必然会降低,混乱程度一定会增长,很难降低。哪怕把工程文件整理得井井有条,后台的数据也会产生更多的代码。某种角度上看,这和宇宙中的熵增也许真的有几分相似。拿正在做的一个工程文件举个例子:
广义相对论的空间弯曲,其实也是一种更符合物理建模规则的画面。也许它相比引力更容易计算,从而节省cpu利用率。(也许不是,这完全是我猜测……)
创世者的电脑,也许真的会卡。
我们每个人和薛定谔的猫,和每一个微观粒子,也许都是数据,都是建模。
思维游戏继续。
这个模型是谁建的?
人类是第一代宇宙文明吗?在宇宙亿万年的长河中,意识的数码化、虚拟化真的还仅限于科幻的篇章?
或许,早已是既往之事。
设想在那久远的太古,在某个我们不曾知晓的宇宙角落,人类可能因为星际间的冲突,抑或天灾人祸,又或者是我们根本无法理解的挑战。生生死死,灭绝中重生。
终于,一代文明诞生了,他们提出了“数码方舟计划”,立志打造一场终极模拟!(我突然疑心自己绘图绘到恍惚了……该死……)没错!终极模拟!以此维系人类的心智。
他们以原子为砖石,构建了整个宇宙的仿真。这个宇宙,和谐而壮美,富饶而宁静。
他们选择了太阳系作为摇篮,小心谨慎地将生命的程序嵌入地球这颗行星,并寄予我们繁衍生息的祝福。
那“模拟一代”的人类文明对战争和宇宙的未知危险怀有深深的恐惧,他们没有设计其他宇宙文明的出场,而是将整个虚拟世界独独留给了我们“数据一代”。
也就是你们我。
也许,这就是对费米悖论的答案,这就是宇宙背后的意义。
这个宇宙,的确成为了我们的乐园。
在科学的极致深处,是否藏匿着知识的果实?
尽管我们觉得周遭充满困扰,但“模拟一代”文明,可能正处于我们无法想像的苦海之中呢?
恒定的气候,恒定的日照,恒定的大气成分,恒定的身体机能,恒定的数学与物理规则,乃至恒定的空间。这些可能已是奢侈品,只是我们早已司空见惯。
2,游戏结束
我明白网络上高手云集,可能会从我的幻想中揪出无数疏漏。但请记住,这仅仅是幻想,一场游戏罢了,不必过于较真。
其实细想,虚幻与真实,无非是相对而言。
我们感觉火的炙热、冰的寒冷,品尝到烤肉的美味、辣椒的刺激,感受到家人的关爱与我们对家人的深情。
这样便足够了。
在我们的领域内,这一切就是真实的,不是么?
就算我们真的仅是一串串代码,这也并非悲哀。
井底之蛙也有它的春夏秋冬,有属于它的溪流与青苔,它的世界一样精彩。
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