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本期作品来自"创客大侦探挑战赛"优秀作品
—《被困超立方》
作者:安卓机器人
原文链接:
https://makelog.dfrobot.com.cn/article-1839.html
超立方体
从电影《星际穿越》说起:
我们所生活的三维空间可以想象为一个立方体,而超立方体属于四维空间物体。我们所认识的点动成线,线动成面,面动成体,推广到四维空间(非三维-时间概念)中,立方体的移动形成四维的超立方体,由无数个立方体所组成。
影片中的超立方体,可能是未来人类(科技发展后,超越四维的人类,他们可以随意改变时间轴)建立的五维空间,这个空间以主角女儿的房间做为基础空间,多条时间轴交接(从电影看来应该是两条时间轴)而成的。之前提到维度是很难影响的,重力影响时间(基于相对论)。这个超立方体以重力构建,所以只能存在于黑洞中。主角被吸入黑洞时掉进了这个五维空间,(所以没有彻底掉进黑洞里被碾成基本粒子)。
主角女儿房间的种种特殊现象,直觉告诉了她不能让父亲离开她!但是父亲为了寻找适合人类生存的星球而决定冒险(死)!临行前,父女在地球上比对了量子手表。
探索“时空入门”
父亲滑向“黑洞”
父亲被困五维 “超立方体”。在这个高维时空中,父亲在不同的时间轴片段上亲眼目睹女儿房间里的种种灵异现象原来竟是自己在五维世界向四维世界发出的种种求救讯号!可惜年幼的女儿知识不足以理解它。
这不,最近玩虚谷号——厚物扩展板,出现了奇怪的现象:在没有联网的状态下,OLED上竟出现了如图的点点画画!
这是不是某种暗示呢?
查阅资料,准备解密:(原来就是摩尔斯码!)
查阅资料发现,很可能是通过“量子纠缠”方式,超距作用传输来的信息。
分析译码
直译就是:“求救”;“五维”;“地址”;坐标X,Y,Z
意思似乎是指定了某个位置。
救援行动第一步已经完成。
根据译文大意,救援行动何其难:我们必须首先搞清“五维”世界的相关知识,练习用程序初级表达!
学习!学习!再学习!
每一个人从出生所看到地球上的一切,它们是有边缘,有体积而且占有一定空间的,物体存在的状态在世世代代的人类脑海里——根!深!蒂!固!
所以如果高维度(如:五)时空真的存在,那么我们很难想象存在于高维度(如:五)的物体是什么样子。就像一只生活在平面内的小蚂蚁(假想它就是二维世界的生物,如二维动画里的形象)。它永远不会知道它生活的平面之外有什么。但是身为高纬度(四维)的我们却可以清楚地看到它爬行的整个状态!
一、维度(Dimension)这个单词是人类创造出来的
零维:
在数学上就是指一个无穷小的点,物理学上指没有空间、时间的一个无穷小的点。
线、面、体被我们命名为一,二,三维。
一维:
点动成线。一条由无数个点构成的有长度但没有宽度线。
二维:
线动成面。无数条紧密相邻的线形成有宽度、长度(面积),但没有厚度的面,就像极薄的纸。
三维:
面动成体。无数个面在新的维度产生了有厚度的空间,再也不仅是面了。三维物体就是我们每天感受到的物体。大到宏观天体,小到一些微观粒子。
四维:
我们人类所认识的四维时空就是:三维空间加上一维时间,也就是说我们人类是在四维空间上运动的三维物体。
为什么“时间”对于绝大多数人的感觉总是抽象的呢?
我是这样理解的:我们可以在三个维度任意测量三维物体的长度、宽度、高度,但却不能测量第四维“时间”!即我们唯一看见的只是当前的“时间点”时刻,前一秒的时间片段仅存于大脑的记忆,后一秒时间片段更无从知晓。我们目前无法测量过去的时间,也不能测量未来的时间。然而,如果真存在高维度(如:五维)生物,它们不仅轻易看见三维物体,甚至透视三维物体的内部细节等一切运动状态,更比人类厉害的是可能测量整个时间轴,也就是四维世界的时间维,所以它们能够轻易看见我们的一生!(就像我们能够回放二维动画中平面上爬行的蚂蚁的任意时间点的状态。)
五维:
如果把三维空间简化理解为一个点,加上时间轴就变成了一条线,而五维空间就是四维空间线构成的时间平面,无数个四维空间集合于一条轴线,这也就衍生出了平行宇宙,时间旅行的理论可能性。
二、物理学上为什么时间是第四维?
我们可以从坐标上解释:假定一架飞机在地球百慕大三角(魔鬼三角)390万平方千米某空域爆炸。
二维坐标:
一架飞机在北纬32°20′西经64°45′处爆炸。
三维坐标:
一架飞机在北纬32°20′西经64°45′499米高空处爆炸。
我们似乎感觉描述的已经很详细了。不过如果当前的你去那个位置能否目睹到飞机爆炸吗?显然无法确定。因为缺少另一因素——时间!现在我们加上时间再次描述事件。
四维坐标:
1980年10月29日0点整,一架飞机在北纬32°20′西经64°45′499米高空处爆炸。这才是完整的叙述。就像x,y确定平面内的一个点一样。x,y,z,t 4点坐标缺一不可,才能确定一个4维空间点。这也是时间作为第四维度的原因。
三、关于五维生物和物体
低维度物体不可能干预高维度,高维度生物可知低维度物体运动状态(例如3维物体在4维空间里只能前进,不能后退,人类不能改变时间,5维物体能控制到时间轴,且时间轴有负轴)
四、电影和小说里的五维生物为什么具有改变时间的可能性?
举个栗子:一个二维的小蚂蚁努力的生活在一个长方形的平面内(大家可以想象成一张无限薄的白纸).它只可以永不间断的沿着一条X轴向前爬,不可后退. 这时如果我们把平面(白纸)首尾相接,卷成一个筒,那么蚂蚁在爬的时候会从白纸的结尾处爬白纸的开始处,完成对于它来说不可思议的穿越之旅,那么身为更高维度的我们却把他的行动看的清清楚楚。
根据弦理论、超弦理论、M理论,宇宙最高是十一维度(百度了解),其它大多数维被紧致卷曲。
救援行动千万里~不仅要敢于打破固有思维模式,还需要先进工具学习广博知识技能。
虚谷号与其配套——厚物扩展板:
按上图把厚物扩展板插入虚谷号上,开机!
练习Python语言中的海龟作图,试连续画出一维轴、二维轴、三维轴。
运行结果显示符合要求。
救援行动万里路,终于向前迈进第二步了~
第三步了解“量子通讯”
第四步...
第五步...
......
材料清单
虚谷号
厚物——虚谷号扩展板
HDMILCD 显示屏
鼠标
键盘
摩尔斯码程序:
海龟作图Python程序:
参考:
《三体III》等
——————— 正文完 ———————
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