四维给人造成的错觉

四维是什么?这问题似乎很简单,但是,只要上网搜一搜,不见解释还好,似乎半懂不懂;这一见解释,就彻底蒙了。

这曾经是笔者多年前第一次接触“四维”这个词的感觉。

文人的一大缺点也是最大优点就是总想弄个明白,结果就用了几年的时间,跟这个“维”较起劲来。在思想中纵横五千年,绕了地球好几圈,结果是:彻底蒙了。

原来维度的解读现代这么混乱。

随着《三体》这部系列小说连续获奖,“维度”再度被炒热,越发乱套起来。

2015年8月23日,刘慈欣凭借科幻小说《三体》获第73届雨果最佳长篇故事奖,这是亚洲人首次获得雨果奖。10月18日,凭借《三体》获第六届全球华语科幻文学最高成就奖,并被授予特级华语科幻星云勋章,该等级勋章只有获得国际最高科幻奖项雨果奖和星云奖的作家有资格获取。2016年3月,当选山西省作协副主席。2017年6月25日,凭借《三体3:死神永生》获得轨迹奖最佳长篇科幻小说奖。2018日11月8日获得克拉克奖想象力服务社会奖。

那么,按着笔者曾经的寻访路线,我们看看,这个维度到底说了点什么?捋一捋来龙去脉,前因后果。

面对未知,惯性思维可能会形成理解错误。面对四维,惯性思维肯定形成理解错误。

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中国古代的维--找回失去的数学

现代的维度,又称维、维数,是数学中独立参数的数目的意思。也就是几维,实际就是几个参数的意思。

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金文的维

金文中的维的本意是用绳子系住鹰隼双足,驯养助猎。强调与这绳子有关。

《説文解字》:維,車蓋維也。从糸梦是几维空间,隹聲。

也就是中国古代的这个维,是马车顶上的华盖,中间一个点引出四个角的绳索的意思,这叫维。就像我们常见的角亭的顶部。一个四棱锥体,或者说金字塔的模样。这是成就一个顶部的四个支撑要素或者说一个要素被四个要素分解。

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河图按着维这个思路,即可以推演出五行的同时,也可以推演出金字塔的形状。

古人的维,象一把雨伞的支撑筋。看看甲骨文里面是否有这个形状的字,这字是“维”。据说甲骨文认出一个字给十万啊,我先猜想一个甲骨文的维字怎么写。万一找到,这字算我的了。哈哈。

四方是维。–《诗·小雅·节南山》

这里的维被后世解释为维持、维系。实际这就是金字塔从顶部俯瞰意思,就是四方是维。三维锥体的俯瞰图的表达。

进退维谷。–《诗经·大雅·桑柔》

这里的维被后世解释为乃、是。维谷,实际是一个词。形容进退的特点,象扣着的维这种形状,现在说就是马鞍形。在马鞍凹谷处,进遇到阻力,退一样遇到阻力。不进不退,走中间道路,就轱辘下去了。这才叫进退维谷,很具有数理文化象的特点的一种比喻。

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古人为何会产生这种歧义的翻译呢?这都是不懂数学的后世文人,把祖先的几何概念丢了。维就是数学意义拆解的几个因素。

因为后世重文轻理的原因,这词在古代并不常用,并且被虚意化,甚至成为语气助词。

虽然老子都研究四维的水(三维动态的水)了,董仲舒都研究到五维动态表达的五行了,太极说的更是无限循环维。可是这个维字的本意却几乎消失了,后人对于维这种几何意象表达都是各自解读。

所以当现代将dimension翻译成维度的时候,很多中国人以为这是西方发明的词。这词,中国古代就有,而且研究的很深入,仅仅是后世没有管这东西叫维。

古人说要脑袋多一根筋,多一根弦,实际就是要多考虑一个因素,多考虑一个维度的意思。

直到现代,又有有文化的学者,恢复了这个维的本意,但是很多中国人又不懂西方的这个维了。

因为中国古人的维是直线与波兼容一体的,也就是圆方一统的表达,而西方现代的维是单方面线性的表达。

四维的兴起

维度这词流行起来,是爱因斯坦发布《广义相对论》以后,当时爱因斯坦成了报纸的头条,人们第一次因为自然科学中的物理理论的发展,对维度这个词产生了巨大的兴致。

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通常人们会以为这仅仅是自然科学问题,但是,这实际是西方的一个文化问题。中国古代,有一个老天爷(大自然)这种说不清的神,西方在经历了2000年的宗教文化后,需要寻找一个新的精神主宰。这也就产生了这种西方的泛神论--大自然的规律。

这种泛神论思想在西方上世纪初,被演变为对大自然某些奇妙的规律的一种崇拜。这期间西方产生的股市理论《波浪理论》、《江恩理论》等,也都充满泛神论的笔调。这些,可并不是都在好好地研究经济。这是当时西方学者的认识问题,这种对大自然规律崇拜的思想认识,大抵相当于中国古代周朝末年人文认识的水平。西方一些人喜欢《老子》,也是因为这个原因,《老子》第一次将大自然作为了崇拜的对象。

按当时的物理学家的言论说,当时明白相对论的全世界只有几个人。那么,爱因斯坦的四维时空如何流行起来?就像笔者看不懂的霍金先生据说已经很通俗地讲解时间的《时间简史》一样,“时间”也流行起来,看来还是很多人看懂了?

爱什么,看来真就不需要理由。

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人们当时关注的重点并不在于爱因斯坦烧脑的数学,而是对祖父悖论、穿越时空、回到过去、去往未来的这类引申话题感兴趣。这曾经都是神才可以做到的事情,如今物理在逼近这个神的领域。这种兴趣,持续了百年,现在依然热度未减。被演变为各种电影、小说等。

即便今天,物理实际上依然并没有解决矢量时间成为负值的这个问题。即便是诡异的微观级别的量子纠缠,也仅仅是当下的同时的诡异。也就是不用操心祖父的安全问题,也不用操心《终结者》面对的问题,更不用想梦没做好就跑到另外一个空间的问题。

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至于曲率飞行,依然还是科幻幻想;至于穿越时、空或者时空,也还仅仅登在科幻类、玄幻类的杂志、小说里,而不是物理杂志上。而一些人把这些东西翻译过来,居然当科普内容宣传,号称是科学的名义,这玩笑开的实际就大了,冲击三观了;而一些人居然也就信了,这就笑不起来了。

在精神分析学中,如果把虚幻当成现实,这是神经分裂的初期症状。而如果玄学冒充了科学,这事情就大了。

这么一说,很没意思,就像魔术一旦揭密,真的很无聊。

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四维能够引发出这些无聊问题,爱因斯坦做梦都没想到。他是物理学家,不是文学家梦是几维空间,也不是玄学家。但他打开的,不仅仅是科学、数学的维度世界营销引流,同时打开的是潘多拉魔盒,给玄学家、文学家、迷信者提供了一块乐土。原因其实很简单,因为四维我们通常不懂!

四维并不是一种。

很多人以为,谈到四维说的都是一件事情,也就是三维的运动表达,或者四维的曲率之类的。实际,并非如此!

函数的、代数的、经典几何学的、拓扑学的、分数维的、哲学(数理文化、迷信、玄学)的维度、科幻的维度、四维彩超、伪四维(不成立的四维,所见非所思,画家、玄学者喜欢)。这些四维和多维,笔者会连载分别解读。

以上这些四维都是不同的。而且必须各自表达,而现在被混用,成一锅八宝粥了。

到了四维,并不是数学乱套了,而是数理文化的解读出现了混乱。

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我们先了解一下爱因斯坦说的是什么样的四维。

爱因斯坦的四维时空

四维时空,是爱因斯坦针对我们这个时空的观测现象使用的数学拟合方法,提出了狭义、广义相对论。

为了解决宏观、高速、大质量物体运动的数学拟合的精确性问题,他在原来的三维直角坐标系体系中,增加了一个坐标轴--时间轴,以彰显有另外一个影响因素(三维之外其他所有因素的总表达)对三维直角坐标系体系产生的线性影响。也就是相对于原来三维的平直,由于这个第四因素的影响,发生了弯曲。这也就是通常说的时空弯曲。

这里说的宏观、高速、大质量是针对宇宙速度级别、星球级别的质量而言。他的第一个成功计算案例是与牛顿方法计算的水星动进现象的数学结果想比,与观查数据之间的误差更小了,虽然他的方法依然有误差。第一个成功的验证是相对论发表十年之后的一次日全食中,科学家观察到了太阳的引力造成光线弯曲的现象,我们看到了日食背后的星光。再以后,哈勃望远镜验证了引力透镜现象。。。。。。

引力造成的光线弯曲,就像水中筷子。我们看到水中的筷子是弯折的,这是看到的假象。实际筷子依然是直的;我们以为光线是直的,这是牛顿告诉我们的,结果,在大引力作用下,光线是弯曲的,而我们看到的直的是假象。

相对论的内容以及引申理论的验证,现在依然在验证中。例如黑洞、灰洞,属于间接验证;虫洞,未验证;奇点,未验证;白洞,未验证。。。。。。

ct

这个增加的第四影响因素爱因斯坦定义为ct,那么速度乘以时间,单位就是长度。这样,这个增加的坐标轴的数学性质也就和三维坐标系中的长度数学性质统一了。对于数学而言, 这很关键,因为这样才可以应用笛卡尔直角坐标系中的数学性质。

虽然当时还未产生混沌数学,但是,爱因斯坦的这种定义,回避了混沌直角坐标系的问题,同时也说明,爱因斯坦并未考虑遥远的时空、空间(现在观测不到的时空、空间)万一是混沌体系、随机体系怎么数学拟合的问题。

这也是宇宙大爆炸理论至今还依然仅仅是理论物理假说的原因,各种相关假说层出不穷。由于奇点证实不了!那么就无法否定这个总时空的奇点(起点)是混沌或随机的这种可能性。

ct在相对论中,这种定义是基于直线性的定义,并未考虑c是波的问题。尽管光的波粒两重性也是由他提出来的,但是,在这个四维时空中,c是数学线性的,不是波。同时,c是守恒的。这是这种数学拟合方法的的前提规定。

这是基于古代的三维几何、后来的球面几何发展起来的思路。

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如果ct是波呢?

这一点爱因斯坦并未考虑,那么另外三维的长度就需要用波来表达了。这种数学研究方向的起点在老子,他用水来模拟四个要素的动态影响。后来将这种方法发挥的是特斯拉,基于波、基于现代已经淘汰的以太,据说特斯拉搞了一个物理大一统的理论,不过,这理论谁也没看着,仅仅是他宣称。而沿着这个数学拟合思路,加上拓扑几何的发展以及五行数理的启发,才有了弦理论、膜理论这种理论物理假说。

笔者前几天有关五行数理中的数与心电图的数学拟合方法之间的数学关联的连载文章,实际是这个数学拟合方向。也就是ct是波会怎么样!而且说的是五个运动的要素之间互相干涉产生的影响结果。

这种方法,比直线性表达数学难度上要简化一些,因为四维波二维表达,很简单,很直接。仅仅是这种方法需留神,三维的长度被用波长来表达了。也就是长度我们要用波长来解读,虽然长度的性质并不是波。这里就要留神解读的时候一不留神就掉进玄学里面。因为像波一样的刚性的线性长度现实中并不存在。

而且,利用这种数学方法,我们可以让第四维的ict等于ct,这并没有数学问题。而爱因斯坦的方法,这绝对不允许!

相对论并不普适

爱因斯坦曾经研究了一种称为爱因斯坦凝胶态的物理现象,光子在超低温情况下,被“冻结”,也就是这时候光速不守恒了,光子大大地慢了下来,甚至可以“捕捉”了。

当然,相对论未拟合这种情况。也就是爱因斯坦自己都知道相对论并不是普适原理,更何况还有一个令爱因斯坦头疼的量子体系理论。但是一些人以为相对论是普适的,特别是不懂的坚持说它很普适,像信宗教一样的坚信。

待续。。。。。。

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