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平行宇宙与高维空间 作者：刘岗毅 来源：《中国新通信》 2015年第16期 □刘岗毅德州市第一中学 【摘要】随着对空间维度研究的深入，高维空间的理解和研究成为困扰我们的难题。本文从对低维空间的理解入手，分析了低维空间之间的关系，并将此关系进行推广，论证了高维空间与平行之间的关系。提出了平行宇宙是高维空间的存在形式这一观点，并回答了关于超立方体和光速的几个问题。 【关键词】维度高维空间平行宇宙宇宙微波背景辐射（CBR）超立方体光速 我们生活在一个由长度宽度和高度组成的三维空间里，对于低于三的维度我们很容易去理解和思考，但更高维度的空间，始终成为困扰我们的难题。对于维度的研究，我认为首先应摸清维度的特点和规律，再以此推测更高维的空间。近些年，在对宇宙微波辐射背景的研究中出现的种种现象表明，平行宇宙是存在的。而关于平行宇宙理论的提出和发展，似乎会成为我们研究高维空间的突破口。 一、低维度空间及其之间关系的概述 维度，是指独立的时空坐标数目，也就是用于描述其空间内一点所需要的坐标个数。零维是一个孤立的点；一维是一条只有长度的线；二维是一个有长和宽的平面；三维则是一个有长度宽度和高度的立体空间。作为一个生活在三维空间里的人，我们能够直接描述的维度到此为止，因为，我们的描述是基于日常体验的。一个三维空间的物体在平面的投影就是二维；一个二维平面的水平投影就是一维；一条直线在与它垂直平面上的投影就是零维。由此可见，投影是一个由高维到低维的桥梁。而本质上，投影是一种忽略坐标的方法，而且它一次只能忽略一个坐标，这也正是为什么不能跨多个维度投影的原因。反过来，由低维到高维，就是在已知的坐标基础上，再补出一个不同于已知的坐标。换句话说，就是让无数个已知维度的空间，在未知维度上堆叠。几何学所说的“点动成线，线动成面，面动成体”就是这个原理的形象化描述。 二、对维度关系的推广 我们已经知道，投影是维度与维度之间的重要关系，那这种关系是否可以推广到对更高维度空间的研究中去呢？众所周知，处在一个已知维度中的物体，是无法主宰其更高维度的坐标的，比如一个二维空间里的人，他永远不可能知道或创造高。我们也一样，无法主宰高维度坐标，而通常认为，那个我们无法主宰的坐标，就是时间。三维空间中，时间仅仅是一种描述事件变化的工具，我们无法改变它；我们可以改变的物体状态，囊括了之前三个维度，而面对物体在不同时间所处状态，我们无能为力，因为我们的三维空间，就是四维空间在时间这一坐标上的一个投影。 三、高维空间与平行宇宙 3.1高维空间与平行宇宙的关系 既然我们推测，三维空间是四维空间在时间上的投影，那么在每一个时间节点上，就会存在一个三维空间，也就是一个我们的宇宙。那这样说来，就会在时间坐标上，存在无数个宇宙，这一观点也正好印证了平行宇宙理论。通常所说的平行宇宙，一般是指在我们的宇宙之外还可能存在的与我们所认知的宇宙类似的其他宇宙。1957年，物理学家埃弗雷特提出了平行宇宙概念，而现代物理学的一些研究成果，也给平行宇宙理论提供了很好的证据。2007年8月科学家在研究宇宙微波背景辐射（CMB）时发现了一个巨大的冷斑，跨度差不多达到10亿光年，冷斑中完全是空的，没有任何正常物质和反物质，也没有辐射，这是一个非常奇怪的现象。北卡罗莱纳州大学教堂山分校理论物理学家劳拉·梅尔西尼-霍顿博士与来自卡内基·梅隆大学教授理查德·霍尔曼在2005年就预言了异常辐射的存在，并认为由于平行宇宙的存在导致了辐射分布异常。平行宇宙正逐步趋于系统化和理论化。平行宇宙理论将成为我们研究高维空间的突破口。 3.2平行宇宙中的高维空间 图1时间、事件、进程与纬度的关系 可以说，三维空间在时间轴上的堆叠，形成了四维空间，也就是由平行宇宙排列在时间上的一条线。那让我们类推研究一二三维空间时的规律，让无数时间轴在平行方向上堆叠，这样也就形成了五维空间，那这第五维的坐标究竟是什么?我认为，可以称这个坐标为事件。在我们的世界里，面临着很多存在概率的事件，以著名的“薛定谔的猫”为例，这只不透明箱子里的猫有50%的概率会死，也有50%的概率会活着，那这只猫在在同一时间到底是死是活呢？我认为，四维空间的时间轴在此会发生一个分支，一支是猫死，一支是猫活。然后在这两种可能的基础上，继续向前发展。就像树木分出的枝杈，一变支多支，然后向不同方向发展，这个由事件轴组成的坐标，就是第五维度。我认为，如果给平行宇宙的空间在加上一个方向，那它应该被称为进程，也就是五维空间每一次分支的每一步的堆叠，这就是第六维。可以说，在五维空间中，所有的事件都已经有了它固定的行进程度和方向，无法被改变，而在六维空间，就可以选择到每一个进程开始的地方，它的前面是完全未知的未来。这样，平行宇宙空间中的三个坐标就被赋予了维度的意义。原理如图1所示。 四、关于高维度空间的几个问题 4.1关于超立方体 超立方体，指的是四维空间中的立方体，其投影投射到三维空间为一个三维立方体。通常给出的超立方体展开图是一些同样的立方体堆叠。在我看来，四维空间的立方体就是四维的时间轴上，立方体存在的时间段内各个三维空间中立方体的叠加。 4.2关于光速 由爱因斯坦的相对论，我们知道，光速是不可能被超越的。这个问题，用现在讨论的方法就可以解释。光的速度决定了时间，如果超越了光速，那就超越了所处三维空间的时间，这就意味着三维空间的物体掌握了变更时间的权力，这明显是错误的，因为只有四维空间内才可以控制时间。 五、结束语 由以上论证可知，平行宇宙是高维空间的存在形式，平行宇宙理论可以很好地解释有关高纬度空间的问题。平行宇宙或许是人类探索更高维度的一块跳板。 参考文献 [1]冯珑珑.向守平.宇宙微波背景辐射的观测和理论[J].天文学进展.1999年04期 [2]董晋曦.光速可变理论及其相关问题[J].前沿科学.2011年01期 [3]李小牛.白新石.杜学舟.光速不变原理的讨论[J].延安大学学报(自然科学版).2007年02期 [4]张嘉年.时光旅行不能改变历史《回到过去并不能改变历史,但可创造出一个分支的平行宇宙》[J].中国新通信2015年10期 本文来源：https://www.dywdw.cn/6b451742e618964bcf84b9d528ea81c758f52ee7.html
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2022-06-27
