华人媒体空间 – China Media Space

高维空间是一个现在很热的话题，特别是科幻小说家刘慈欣在《三体》系列中描述了高维生物和维度武器之后。但是高维的概念很难搞懂，原因是我们生活在三维空间，我们的现实给我们设定的局限就是在三维。要搞懂比我们低的维度，如二维或者一维，是不难的。但是要理解比我们高的维度，我们的大脑是没有那个能力的。

但是，这并不代表我们不能基本的从逻辑方面去试图理解它。下面我们就用最简单的语言和比喻来解释高维概念。

从零维到三维

零维是最简单的维度。一个点就是零维。这个点是无限小的，所以它没有长度和宽度，也没有厚度。

现在我们把无限多的这个点向一个方向连起来，变成一条线。这条线是无限长的，所以当你从侧面看的时候，它是一眼望不到边的。但是如果你从横截面来看，它仍然是一个点。这就是一维空间。

如果我们把无限多的线向一个方向横着排起来，它就变成了一个面。这个面有两个象限，一个是原来的那条线，一个是你横着排那些线的方向，于是构成了二维空间。从侧面看，这个面是一望无际的。但是如果你看它的横截面，它仍然是一条线。

现在我们把无限多的这个面向一个方向叠加起来，它就变成了一个体。这个体除了原来的两个象限，又多了一个你叠加那些面的方向，于是构成了三维空间。这就是我们生活的空间。在这个空间里，任何一个位置都可以用三个象限的坐标来确定。这个空间是无穷的，但是如果你切一个横截面，它仍然是一个面。

从三维到高维

那么现在问题来了，四维如何解释？很多人说第四个维度是时间。这里要注意，我们对时间不是很了解，所以从四维以上，我们做的只是推测。第四维可能是时间，也可能不是。我们权且用时间来解释。

我们把无限多的三维体按时间方向叠加起来，这样就构成了四维空间。这个空间也是无穷无尽的，从时间的起始到终结。如果你在时间上切一个横截面，你看到的是某一个时刻的三维空间体。这么理解吧，我们的宇宙是一个三维体，它在时间轴上的无限推进就构成了四维空间。

从这个意义上说，人是生活在四维空间里的。但是人并不是严格意义上的四维生物。因为人不能控制时间。人可以走到三维空间的如何一个点（如果技术允许的话），但人不能走到时间的任何一刻。人只能随着时间流逝而前进。

从四维以上，人脑就更难理解了。有些人能解释到11维空间，但小广认为，那都是凭空想象，实际未必如此。想象那么多维，并无实际意义。现在我们就最高想象一个五维空间。

如果我们把无限多的四维空间叠加起来，就可以组成一个五维空间。这是一个平行宇宙或者多元宇宙（Parallel Universe或者Multiverse）的概念。平行宇宙中的世界类似，但并不一样，也就是说平行宇宙代表了事情发展的无限可能性。可以想象每个四维的宇宙都是一张纸或者一块玻璃（如下图），它们无限地叠加在一起就成为五维空间。五维空间也是无穷无尽的，但是如果你做一个截面，那就是一个普通的四维宇宙。

更高的维度应该是同样的原理。但是用什么维度把低维空间无限地叠加呢？这就见仁见智了。因为理论太多也太空洞，没有实际的讨论意义。

理解高维空间有什么意义吗？

烧死那么多脑细胞来理解高维空间，有意义吗？当然有。

首先，高维空间的生物（如果存在的话）是非常强大的。可以说他们是神。一个四维空间的生物可以任意穿越到任何的一个地点和时间。他们能做的事情是我们无法想象的。就好像蚂蚁基本是生活在二维空间，我们想弄死它们就好像，呃，弄死一只蚂蚁一样。五维空间的生物就更不得了，他们可以穿越到任何一个平行的宇宙，所以可以看到我们宇宙所有的可能性。这种神一样的存在，我们难道不应该了解一下吗？

其次，高维空间理论是解释所有面前科学无法解释问题的基础，例如量子力学、时间旅行，等等。可以说这是研究这些问题前的必修课。这些课题很大，在此暂时按下不表。

在我们的物理世界中，99%的现象都可以用牛顿力学和爱因斯坦相对论解释。但是当我们遇到剩下那1%的问题，就不好办了。所以，科学家发明了量子力学，来解决微观世界（当然也不完全局限于微观）中无法用普通物理解释的现象。

最简单的量子力学实验

要证明量子力学的用处，有一个最有名而且最简单的实验，那就是“双缝实验”。用一个粒子枪（这把枪可以发射电子，光子，或者任何一种粒子）发射出一束粒子，打到对面的墙上，结果不出意料地得到一个点。但是如果我们在中间加一个有一条缝隙的板子，只让一个粒子通过，那么墙上应该还是出现一个点，对吧？结果得到的是一条线，而且是和缝隙垂直的。如果我们把板子上放两条缝隙，如下图，墙上就出现了一系列间隔的条纹。一个粒子如何能打出条纹？这是普通物理无法解释的。于是量子力学的大拿就说了，这是“波粒二象性”，也就是说光子（或者任何其它粒子）既是粒子，也有波的特性。我们知道，如果有两个波同时发射，那它们的波峰和波谷会互相干扰。如果波峰重叠或波谷重叠的地方，信号会增强，结果就出现了条纹。如果波峰和波谷互相叠加，就会抵消，结果就出现了条纹之间的空隙。这就完美地解释了双缝实验的结果。

那么问题来了，一个粒子如何同时拥有粒子和波的两种特性？量子力学不单要我们无条件接受这个理论，而且还创造了一系列更加离奇的理论来支持它，这就构成了系统的量子力学。现在我们就来看看。

关系性量子力学

在双缝实验中，如果我们用摄像机对着墙壁，那么就会记录到上面描述的波形。但是如果我们把摄像机对着挡板，用高速摄影，观察这颗粒子是如何通过挡板，并产生波形的，那么我们看到的就只是一个粒子，而没有波的特性。量子力学的大拿又说了，这叫“关系性诠释”，也就是说实验的结果和观察者有关系。观察者看着是一个状态，考察者不看又是一个状态，或者说观察者不看状态就不确定。

如果你觉得这太扯了，那么请记住这个比喻：薛定谔的猫。在一个密封的盒子里，有一只猫和一盒毒药。毒药盒子有一个完全随机的释放装置，所以不知道什么时候会释放毒药。在观察者没有打开盒子之前，我们是不知道猫是死的还是活的。观察者一旦打开盒子，猫的状态就确定了。

这时候你会叹口气，说：好吧，我接受这个扯淡的理论。一束粒子穿过了两个缝隙，墙上没有出现两个点，甚至是两个条纹，而是出现一系列条纹，这是因为粒子束互相干扰，产生了波的特性。但是接下来还有一个更让人抓狂的事实。如果粒子枪只发出一颗粒子，它仍然可以穿过两条缝隙，产生波纹！一个粒子是如何同时穿过两条缝隙，自己干扰自己的呢？大拿们对此也有解释，有的说这是因为一颗粒子也有波的特性，所以尽管它穿过了一条缝隙，它的波却穿过了两条缝隙，产生了波纹。有的说这证明了多元宇宙（或平行宇宙）的论点，这个宇宙的粒子和平行宇宙中的粒子发生了干扰。总之你爱信不信。

量子纠缠

量子纠缠是另一个普通物理无法解释的问题。两个量子，尽管相隔遥远，就算几光年开外，如果它们是纠缠的一对，如果其中一个量子的状态变了，另一个就同时变化，没有时差！是不是很神奇？用它来做通信，或者进行物体传输，不要太快有没有？有人认为这是心灵感应的物理证据。

量子力学说明了什么？

好了，脑细胞烧得差不多了。我们现在来想想这些现象说明了什么？

有很多人认为，量子力学证明了我们生活的世界是虚拟的。想想看，如果你用计算机模拟一个世界，让这个世界自己运行，就必须要有它自己运行的规则。如我们在电影《黑客帝国》（The Marix）中看到的，虚拟世界的程序保证了人们必须遵守物理定律。但是计算机的运算能力是有限的，所以这些大面上的规则不会精细到人类看不到的地方，比如微观世界。在电影《第十三层》（The 13th Floor）中，男主怀疑自己的世界是虚拟的，于是他一直开车到了城市的边界，一个从来没有人去的地方，结果他看到的是计算机绘图的构架蓝图，没有实际的物体，因为这里没人来，建造实体是浪费产能。那么如果我们的世界也是虚拟的，它也有运算能力的限制。物理规则计算到原子级别就可以了，原子以下完全是浪费能量。如果人类真的挖掘到了原子以下的粒子，那么只要即时生成人类观察到的那部分现实就行了。没有必要把整个宇宙都生成到原子以下的级别吧，那要浪费多少计算能力啊！所以这就完美的解释了为什么量子的状态只有在人观察时才会确定。

那么我们的世界到底是不是虚拟的呢？小广认为，是不是虚拟完全不重要。重要的是我们的世界是被创造的，而不是自然形成的。不管创世者是一个原子一个原子把我们的宇宙拼出来，还是用计算机模拟了一个宇宙，对人类来说这有区别吗？就好比《超级玛丽》中的马里奥，他看到的是一个方砖构成的世界，他可以走在砖头上。对他来说，这是个真实的世界。脚下的方砖是原子构成的，还是由像素构成的，对他来说是没有区别的。重要的是，量子力学似乎证明，我们的世界是被创造的，而且物理规则也是为我们量身定制的，比如光速是最高限速，时间只能向一个方向流动，等等。为了这个世界能够正常运转，一些“潜规则”是人类无法理解的，比如微观世界，反物质，暗能量，等等。

那么我们的创世者在哪里呢？小广认为是在高维空间。这样才能解释一些现象。比如量子纠缠，两个量子怎么会同时出现同样的状态？因为它们实际是一个量子。在高维空间，低维的时间和空间都是可以被改变的。如果你在纸的两边各画一个点，那么在这个二维空间，两点的距离就是纸的长度。但是三维的你可以把纸折叠，让两个点重合，这样它实际只是一个点，距离为零。所以我们看到的两个量子，实际是高维空间看到的同一个量子。同理，双缝实验中的一个粒子，也可以同时穿过两个缝隙（它们在高维空间看来是同一个缝隙）。

在学校里，我们都被灌输了达尔文进化论的观点，也就是“自然选择”的理论。生物的演化是通过“适者生存”的原理，通过基因的突变，更适应环境的物种得以生存下来，而不能适应的则逐渐消亡。

在这里，小广要说，进化的概念是完全没有问题的。我们有充分的化石证据证明物种的历史变迁。在西方宗教中，上帝在7日内创造了世界，包括人类。所以地球的历史为五千年。这是和科学证据背道而驰的。

进化论的局限性

然而，达尔文的进化论一直都被质疑。因为完全通过随机的基因突变，和自然选择，人们很难想象生物会发展到今天这个样子。比如眼睛的进化，从皮肤上的感光细胞，到眼窝形成，然后到复杂的光学眼球，你能想象这完全是随机的结果吗？科学家们普遍认为眼睛的进化是有充分科学依据的，因为眼睛的各个进化形态（感光细胞，眼窝中的简单眼睛，光学眼球）在今天的物种中都能发现。但小广认为，这些证据不能让人信服地解释随机的突变能让眼睛从一个进化阶段进入下一个。今天我们能发现所有眼睛的进化形态，这个证据本身就无法解释为什么那些原始的形态没有进化成更复杂的形态。同样，很多人也质疑为什么鳄鱼、鲨鱼、猿猴等在至少几百万年中没有进化成更高级的形式。我们至今也没能发现化石中从猿到人的遗失环节（Missing Link），这也说明了进化论的局限性。

如果进化完全是基于自然选择，那么人为什么没有进化成更强的身体形态呢？许多野兽都有比人更强的肌肉和速度，以及感官能力，这让它们比人更适于生存。在人类进化中，人为什么没有进化出更强健的体魄呢？有些人会辩解这是因为人类进化了大脑，所以可以更聪明地与野兽竞争。但这并不能解释为什么人类不能两者兼顾。

进化不需要自然选择

科学家目前认为，进化是不需要通过自然选择的。各个物种一直都在进化，而这些进化并不一定是环境逼迫，或者适者生存决定的。很好的一个例子就是人类的进化。人的进化从来就没有停止过。最新医学证据表明，人还在进化，而且在加速进化。比如，人的前臂中以前只有两条动脉。在1880年代，只有10%的人有第三条动脉。但是在20世纪，30%的人都有。科学家预计，80年后，所有人都会有三条动脉。另外一个例子就是现在出生的很多孩子已经没有智齿了。

自从人进化到了食物链的顶端，尤其是今天的现代社会，自然选择应该已经很少了。比方说，今天的孩子如果有糖尿病或者严重过敏，他们会得到胰岛素或抗过敏药的治疗，而不会因此死亡。所以他们会将这种基因传给下一代。从这个理论来说，人类应该不再进化了。而科学证据给出了相反的结论。所以可以说，达尔文的自然选择进化论是错误的。

进化是自然的还是设计的？

那么问题来了，如果进化的动力不是自然选择，为什么生物会一直进化呢？

在2014年的科幻电影《I Origins》中，科学家做了这么一个实验，他们把绦虫培养，加速它们的基因突变，试图让本来盲的虫子进化出感光眼睛。如果成功，他们就证明了眼睛的进化是自然的，而不是上帝的杰作。当然这只是电影的情节。但这说明了尽管进化是一个科学事实，人们还是想知道推动进化的力量是自然还是上帝之手。

小广认为，进化是设计好的。我们的基因中早就有进化的蓝图。比方说，一条鱼如果一直生活在黑暗的地下水中，它的后代就会逐渐变成盲眼鱼。这种退化是有科学证据的。那么如果我们把这些鱼移到有光的环境，它们的后代还能进化出有用的眼睛吗？如果能，那么这种进化是自然选择的结果，还是它们基因里本来就有的呢？

很有可能，一切生物在基因里都已经被设计好了，它们会不断进化。至于为什么会这样，应该是创世者想用这些假象欺骗人类，让他们觉得世界不是一成不变的吧。

我们居住的宇宙是从何而来？又如何变成如今这般模样？

宇宙大爆炸理论

目前科学家广泛认可的故事始于约138亿年前。那时，一个密度极大的点发生暴胀，然后宇宙大爆炸开始，宇宙不断膨胀并冷却，原子核、原子，直至我们今天看到的漫天繁星等开始形成。该理论认为，宇宙诞生之初，在不到万亿分之一秒内，宇宙从几乎无限小的点暴增了1027倍。随后，宇宙发生了大爆炸，并逐渐演变成了今天的模样。

该理论被称为“大爆炸”（Big Bang），是描述宇宙的源起与演化的宇宙学模型，这一模型得到了当今科学研究和观测最广泛且最精确的支持。宇宙学家通常所指的大爆炸观点为：宇宙是在过去有限的时间之前，由一个密度极大且温度极高的太初状态演变而来的。根据2015年普朗克卫星所得到的最佳观测结果，宇宙大爆炸距今137.99 ± 0.21亿年，并经过不断的膨胀到达今天的状态。

合理的解释

人脑很难想象，在宇宙形成的最初，到底发生了什么？从一个无限小的“奇点”，到今天无限大，而且还在不停膨胀的宇宙，这个变化太神奇了！到底是什么力量让这个奇点爆炸呢？这个奇点又是从哪里来的？

如果你相信高维空间的创世者建造了我们的宇宙，那么这一切就很好解释了。身处高维空间的高等智慧可以随意控制低维的时间和空间。如果他们想创造一个三维的宇宙，是很容易的事情。他们可以把三维宇宙所需的能量进行降维折叠，变成无限小。这好比一个三维的气球，如果你把它降一维，放了气，它就变成了二维的扁平气球。如果你把它再降一维，卷成一条线，它就成了一维。如果你再把它团成一个小球，它就成了零维。这时候的气球空间已经成了一个奇点。你把它放到三维空间里，然后让它瞬间升维到三维的状态，于是它包含的能量就以爆炸的方式迅速扩张。根据物理理论，能量可以转换成物质。在这个能量大爆炸的过程中，物质就产生了。我们今天的宇宙就由此而来。

当今的现代社会中，越来越多的人相信素食主义。不管是从健康角度或信仰角度出发，不吃肉成为一个新的时尚。然而，素食主义本身却有很多的问题，素食的定义也不一样。有的素食主义者认为鸡蛋是可以吃的。有的认为所有带脸的东西都不能吃。有的认为所有动物相关产品都不能吃，比如蜂蜜。更有人认为连被收割的植物也不能吃，只能吃自然死亡或掉落在地上的植物。总之素食主义是一个非常不一致的概念。

吃肉的重要意义

从进化论角度来说，吃肉是有重大意义的。地球的能量全部来自于太阳。阳光照射到地面，被植物的光合作用吸收。当食草动物把它们吃掉和消化后，这些能量转化给了动物。这个过程是非常低效的。食草动物吃进大量的植物，其中大量都排泄掉了，只有很少的一部分成为动物能量。这就是为什么食草动物的智力很低，因为它们没有足够的能量来提供给大脑的运作。当食草动物被食肉动物吃掉，这些已经被提炼的能量被食肉动物吸收。动物脂肪可以提供高效的热量，所以食肉动物可以有更聪明的大脑。当人类发明了用火来准备肉食后，这个过程进一步提高了能量转换的效率，从而使人类成为拥有智能的食物链顶端的食肉动物。

所以说，没有肉食，人类是不可能发展到今天这个地步的。具有讽刺意味的是，如果不吃肉，人类就不可能有思考的能力，也不会产生素食主义的念头。其它食肉动物是不会考虑要不要放弃吃肉的。

道德方面的争议

驱使很多人放弃吃肉的原因主要是道德方面的考量。要吃肉，必须要杀生。即使是养殖来吃肉的动物，在饲养过程中也会有不人道的处理。所以，觉得吃肉是一件很残忍的事情，也是很正常的。

但是，吃素就可以避免这个道德上的问题吗？科学实验证明，植物也是有感觉和感情的。在实验中，如果你伤害一颗植物，它周围的植物都会有反应。这是被科学仪器所记录和证实的。所以吃植物真的就不残忍吗？目前没有证实这一点。

健康的考虑

现代社会因为物质的丰富，吃肉的程度比历史上要大。这也造成了很多健康上的问题，比如心血管疾病。所以，如果从健康发明考虑，多吃素食是一个不错的选择。但是要记住，没有必要完全杜绝吃肉，因为不管从历史和道德的方面考虑，纯粹的素食主义都是违反自然法则的。