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「黎曼幾何」證明了高維空間的存在,高維空間的生物長什麼樣子?

引言:歐幾里得被譽為是「幾何之父」,因為他是最早在人類幾何學上有建樹的人。但隨著人類對空間維度的思考,歐幾里得幾何似乎不適合高維度空間的探索,因此黎曼提出了「黎曼幾何」,該理論在數學上證明了高維空間是存在的,那麼是否也存在高維生物呢?

在中學的數學課本中我們曾經認識一位古希臘的數學家,他被譽為「幾何之父」,他就是歐幾里得。他所撰寫的《幾何原本》被認為是歐洲數學發展的基礎,我們在數學課本上學到的關於圓錐曲線的內容幾乎都是他提出來的。但人類隨著在數學領域的逐漸深入,發現自然界中有很多現象是無法用歐幾里得幾何來描述的,例如波浪、山脈等。這些自然現象多是無規則的幾何體,而且擁有無限多樣性的彎曲。直到1854年另一位數學家黎曼發表了一篇具有重要意義的論文之後,人類在幾何學的研究上跨越到另一個層次。

黎曼在他的論文中提出了一種新的幾何,它能夠更好地描述以上多種不規則的幾何體,這種新幾何被稱為是「黎曼幾何」。如果說歐幾里得幾何是在三維及以下維度來描述幾何的話,那麼黎曼幾何與其最大的不同就是黎曼幾何將空間維度擴展到了四維甚至更高的維度。因此一開始黎曼幾何被提出來的時候,有不少人持有懷疑態度的,因為十九世紀的人類尚不認為四維空間是存在的。天文學家托勒密就曾經提出了否定四維空間的觀點,他認為人類的大腦是三維空間的物體,是無法想像出四維空間的物體的,因此四維空間是不存在的。

後來隨著許多科學家在空間維度方面投入大量的精力進行研究,逐漸證明了高於三維的空間是存在的,只是人類在三維的世界中無法將其可視化而已。因此現在人類要研究的問題不再是四維空間到底存不存在,而是四維空間以及更高維度的空間到底在哪裡?不得不說黎曼幾何在這方面為科學家們的研究提供了方便,因為它就是高維度空間的數學基礎。後來陸續有一些現代物理理論被提了出來,例如弦理論、M理論等等,它們在一定程度上都是為研究空間維度問題而被提出的。

既然人類能夠從理論上證明高維度空間是存在的,那麼在這些空間里的世界是怎樣的呢?是否也像三維空間一樣存在生物呢?早在十九世紀就有科學家預言四維空間生物的存在,並且認為對於人類來說,四維空間就是神一般的存在。這樣的理論至今仍未被證實,現代科學家也在不斷地研究這方面的問題。有一種觀點認為,如果四維空間也存在生物的話,那麼它們來到三維空間就不會受到任何限制。

例如我們在現實生活中遇到一堵牆,要想穿過去的話只能爬過去或者繞開它,但是四維生物卻可以直接就穿過去,這和遊戲中的穿牆外掛有著異曲同工之妙。再者,我們想要拿冰箱里的東西,必須先把冰箱的門打開,而四維空間無需打開冰箱門,直接伸手就拿。這兩個例子都體現了同一個道理,四維生物可以無視三維空間的規則。關於四維空間還存在很多觀點,你認為四維生物存在嗎?

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