作者:白格尔,来源:量子学派(ID:quantumschool)
1、低维囚徒
柏拉图《理想国》中有一个洞穴比喻,一群囚徒被关在黑暗的洞里,面对一堵石壁,在他们身后有一个火把,火光照过来,他们面前的石壁出现影子,囚徒们以为这就是光的真相。
直到有一个囚徒转身,看见火把,他顺着火光走出洞穴,看到了太阳,才明白影子是火光照射出来的,而火光的范围远远不如阳光,他终于知道了真正的光是阳光。
这个囚徒再回洞穴,告诉同伴们影子不是光,真正的光在外面,广大无边。囚徒们却嘲笑他,觉得他疯了。
夏虫不可语冰,说的也是这个道理。人们受限于五官感受、迁徙范围、生活方式、文化习俗,掌握的知识总是远远少于已存的事物,就是那些少得可怜的知识,也很难说得上是真相。
大部分人都是困在这个世界之内的囚徒,无法看清世界的真相,少部分人窥见真正的光明,也会被别的囚徒耻笑。
无知是低维人的永恒困境,无法消除。囚徒最终能不能得到可靠的真相?为什么很多人会是假相的囚徒?
因为他们被困在一个很低的维度,而且从不怀疑,缺乏逻辑,总以为自己看到的是真相。
2、低维真相
我们看到的真相,只是高维真相在低维的投影,是真正的形体的影子而已。
何为低维真相?
一只蜗牛在碗口边缘上不断地循环爬行,它以为只要继续爬,线路总会有终点。蜗牛的知识是一维知识,它不知道直线可以弯曲成圆圈。一维圆圈必须在二维平面上才能看见。
一只七星瓢虫在球面上爬行,它爬得很快,但是它永远也爬不出这个球面。它的知识是二维知识,它不知道平面可以弯曲成球面。二维球面必须在三维空间里才能看见。
它要靠“飞”进三维空间才能“爬”出二维球面
人类超越蜗牛和爬虫,知道世界上有球面和立体,但其实人也无法一次性看见一个完整的二维球面,而是通过不断地旋转立体球,通过侧面的视觉片段叠加、拼接成一个二维球面。实际上我们根本看不见一个完整的球面。同样的,人无法一次性看见任何三维立体。
作为低维生物,只能看见低维的真相。人类特殊之处,在于他不只是看见二维曲面,还能叠加和拼接二维曲面,组成一个立体。
那么,我们生活的这个三维立体世界,会不会也只是一片投影呢?
3、有限无边的三维宇宙
在广义相对论的宇宙模型中,我们的这个三维宇宙确实是一个四维球的一小块投影,有限而无边。
从古代开始,哲学家就争论宇宙在空间上是否有限,形成了著名的二律背反:
正题:宇宙在空间上无限。
反题:宇宙在空间上有限。
这个问题的解决,依赖于数学家和几何学家的艰难探索。从欧式平直几何到黎曼弯曲几何,几何学家终于通过“弯曲”、“圆形”,再利用曲率、度规定量化描述弯曲程度,缔造了一个n维的非欧几何,将大小和边界两个概念分离开来。
体积有限的几何形状可能没有边界,例如一维圆圈长度有限,但没有起点和终点;二维球面面积有限,但没有边界。
爱因斯坦创造性地将n维非欧几何应用于宇宙,解释了三维宇宙的有限无边。