四次元空间探险指南：如何安全抵达与体验四次元世界

文/Chip Lowitu/Francesco Izzo 编译/傅婷婷

感谢您对我们详细的第四维度旅行计划感兴趣。以下是我们从潜在探险者那里收集的一些最常见问题。到目前为止，还没有一个客户回来，甚至没有短信，所以我们只能分享我们的科学顾问认为可能发生的情况。

如何到达第四维空间？

你将站在一个巨大球体的中心。也许你期望你可以左右、前后、上下移动，就像你在当前的三维现实中所做的那样。然而，我们要求您尽可能保持静止，我们的专利“四维推进技术”会立即将您推离球体表面的所有点，并将您传送到第四维空间。

图 1 如何制作立方体：超立方体或四维立方体可以通过四组相互垂直的线段构建。相等的三维立方体组成了它的八个面。

啊？我办公室的技术人员说这次旅行将涉及立方体。

立方体只是理解第四维空间的有用工具。让我们从一维线段开始。在这条线段上加上一条平行线段，并与两条垂直于它且长度相等的线段连接起来，我们就可以得到一个二维正方形。接下来，与此方法类似，如果我们取两个平行的正方形，用等于其边长的垂直线段将它们连接起来，我们将得到一个三维立方体。微妙之处在于以下环节：在下一轮重复中，两个平行的立方体通过垂直线连接起来，形成一个超立方体，或“四维立方体”。 （图1）

当然，作为生活在三维世界中的生物，我们很难将自己置于第四维结构的立场上。已故数学家威廉·瑟斯顿认为，这是因为我们的大脑逐渐进化出了一种工作过程，可以分析一个区域的信息，并在另一个区域形成几何形状。因此，虽然我们可以很容易地解出四个或更多变量的方程，设计并巧妙地处理越来越高维度的客观物体，但我们却很难感知它们。澳大利亚数学家（兼单口喜剧演员）马特·帕克（Matt Parker）在他的《第四维度中要做的事情》一书中说：“第四维度有点像我们已经拥有的东西。可以想象，就像三个维度中的直角一样。”维度世界，但我们无法在脑海中形成第四维度的形象。”

图 2 第四维度一瞥：内克尔立方体错觉可以用两种方式解释。由于一个视图 (B) 是另一个视图 (C) 的镜像，因此两者之间的可感知过渡可以被视为第四维空间中的循环旋转。

所以你的意思是我在到达之前看不到酒店的照片？

抱歉，我不是这个意思。你可以看看照片。这只是通过称为“内克尔立方体”的视错觉（图 2A）看到的这个四维空间。有两种方法可以解释此模型：作为一个稍微朝向左下角的盒子（图 2B），或者作为其镜像（图 2C）。如果你盯着内克立方体看的时间足够长，它就会出现来回翻转的现象，数学家鲁迪·鲁克称之为“闪烁重排”。最终，这种闪烁将表现为连续的运动。然而，正如洛克在《几何、相对论和第四维》一书中指出的那样：“这种运动只有在第四维空间循环旋转的条件下才能发生。它是连续的。”这是因为三维循环旋转不会产生镜像。 “所以，事实上，也许我们可以在我们的脑海中创造出第四维度的现象！”

嗯...也许不适合我。

不要沉迷于这些工作原理。请记住：您不必了解过山车的工作原理即可享受它。

好吧，那我应该带什么？

我们将为您提供您可能需要的一切，包括：

隔热罩。 （图 3）额外的维度会破坏重力和离心力之间的微妙平衡，使地球在稳定的轨道上旋转。根据已故物理学家理查德·莫里斯的说法，一旦到达第四维度，行星就开始向太阳旋转。

偏光镜片。 （图 4） 由于光垂直于其电磁场传播，因此很难预测当添加另一个垂直坐标系时光的行为方式，因此戴一副太阳镜并没有什么坏处。洛克认为，球形而不是圆形的视网膜，或“第三只眼”，也会有所帮助。但是，由于可能存在诉讼，我们不再提供该程序。

耳塞。 （图5）由于偶数维度的声波会沿着相同的路径传播回来，就像池塘里的涟漪一样，所有的声音听起来都会有回声和拉长，所以你可能会不断地受到噪音的轰击。比如贝多芬的《第五交响曲》的开头就会让你在第四维空间里感到“操蛋”。 《超空间冲浪》一书的作者克利福德·皮科弗说，这听起来更像是一系列“拉迪达迪拉迪达迪达迪迪迪迪”。因此，当您的旅伴与您交谈时，即使您听不懂，也不要惊慌。

魔术贴鞋。 （图6）在三维空间中，当你拿起放在平面上的一圈绳子的一端时，它会变成一条直线。同理，在四维空间中，三维空间中的结也很容易解开。我们不希望你在到达第四维度后在飞翔的鞋带上方徘徊（瞬间向多个方向）。

一个闭合的线环、两个木环和一个贝壳。 （图7）正如德国天体物理学家Johann Zöllner在1878年提出的，你需要用这些东西来确认你确实到达了第四维度世界。例如，您可以在线圈上打一个结而不切割它，您可以连接或断开两个环，并且您可以沿螺旋方向扔一个贝壳。

“怪物很疯狂”：在 1993 年的喜剧《神秘故事》中，艾伦·摩尔（因《守望者》而出名）想象了一个部分变形且脱节的第四维怪物。出现图像。

我会被第四维度生物攻击吗？

不能排除这种可能性（详情请参阅弃权说明）。第四维度生物的大脑中有很多神经连接点，因此它们超级聪明。正如帕克告诉我们的，他们“拥有根本的战略优势”。我们来类比一下吧。作为三维生物，如果你想捉弄二维生物，受害者被限制在平面上，但你可以悬停在平面上方及其视野之外。你可以看到并进入其中的任何地方。如果你伸手去抓它，你的手指会看起来像漂浮的、脱节的圆盘。同样，第四维度的攻击者可能会突然出现在你的三维视野中，从你的钱包里抢走钱或获取你的器官，而所有这些都不需要将手指放在你的衣服上。或者在皮肤里。

第四维度的生物会说英语吗？

很难说。根据 Piccoor 的建议，我们建议您使用二进制代码进行通信。因为无论你生活在哪个维度，数学规则都适用。例如，您可以尝试眨眼或上下移动手臂，希望有人会注意到您。第四维度生物还可以通过在三维视野中插入或移除第四维度物体来与你交流，就像你可以从平面上插入或移除第三维度物体来与二维生物进行交流一样。 。和通讯一样。

那里的饮用水安全吗？

应该没问题——如果真的有水的话。这件事存在一些不确定性。一些物理学家认为，氢原子（水的组成部分）在第四维度中不稳定，因为额外的维度是由量子力固定的，就像第四维度干扰重力一样。 。但一组数学家发现，如果你假设更高维度不遵守电磁定律，你最终可能会得到稳定的氢原子。为了安全起见，我们建议在出发前喝大量液体。

4D纪念品：上图是克莱因瓶（左）和八方体（右）的二维表现

我应该买什么纪念品？

前往礼品店寻找魔方超立方体。您可能已经玩过这个由加利福尼亚州一些聪明的软件工程师创建的智力游戏的在线版本。但你要明白，它只是这个四维立方体在三维空间投影的二维图像。身体体验将是一种更奇妙的方式。帕克还推荐了一款带有他最喜欢的四维模型的钥匙扣：一种由内而外的超立方体，称为“八方体”。在柏拉图立体的六个四维类似物（具有相同面的正凸多面体，例如立方体或正四面体）中，它是唯一在三维空间中没有等效物的。另一个有趣的纪念品是克莱因瓶，它只有一面（没有“内部”和“外部”之分）并且没有边框，这意味着它包含了自己。它只能存在于第四维空间，因为它必须能够在不开洞的情况下穿过自身。

但是，您可能想省一些钱。四维商贩会欺骗三维游客，我们可以保证。而且，你带回第三维度的东西不会像第四维度那样令人印象深刻。

如果我不满意怎么办？

请理解，我们无法预测所有可能的结果，也无法提供退款。然而，如果你的身体变成了镜像，或者在八个方向上被撕裂，并且有证据表明这种事件确实发生过，例如一个经过基因验证的器官飞回了三维空间，该怎么办？ ——我们会给幸存的你们一张50元的代金券，可以在我们的礼品店消费。

新闻 WISSEN 2016年4月号

《第四维度搭便车指南》

文/Chip Lowitu/Francesco Izzo 编译/傅婷婷

全文发表于《新知》2016年4月号（总第14期）