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數理王冠 三分流火 5670 字 6個月前

飛往美國的時間比較長, 洛葉提前準備了書本, 在“超維迷宮”實驗成功後,她暫時沒有事情了,可以專心來啃數學資料了。

她的看的書本名字叫《奇妙的立方體》,專門介紹超立方體的一本書。

超立方體至少是四維的,而書本隻是二維的,怎麼用二維來展現四維,這就需要利用一些數學知識了。

在坐標係上,X,Y軸可以做平麵幾何, 它們相互垂直, 如果再加上一個Z軸,讓Z軸和X,Y軸分彆垂直, 就可以做立體幾何, 也就是三維存在的立方體,按照這個思路來講, 隻要再加一個W軸, 讓W軸和X, Y,Z軸分彆垂直, 就可以構建數學上的四維幾何。

可是普通人想象不到W是如何擺放才能和那三個軸如何垂直。這個是複數就派上用場了,利用複數來進行降維——在一個二維實空間的每一個點都可以唯一對應到一個複數上。

假設在二維空間上的幾何體,也就是平麵幾何被稱作是是A2, 利用C1來代替A2(平麵幾何),利用C2來代表A4(四維超立方體),這樣就可以把一個本來無法想象的立方體降維到了平麵圖上,在這張圖上,每一個點(X,Y)代表兩個複數,也就是四個實數。想要感知超立方體,就可以C2在平麵上的變化(線性變化和非線性變化)來感受A4的變化,根據繪製的平麵圖再來想象超立方體的存在就很容易了。

大大降低了對空間思維的要求,轉化成了一個數學問題。

這本書上就詳細的介紹了這種轉化方法,為了讓人更好的理解,作者在這本書上用繪製地圖的方法來給他們演示。

眾所周知,地球是一個無限接近於球的幾何體,我們就生活在這個球的表麵,如何把球的表麵繪製成一個二維的平麵地圖,這需要用到一個方法。

——把地球投影到平麵上。

球極投影。

這個過程也可以理解為了A3-到A2的降維過程。

洛葉悠悠歎了口氣,高疏道,“怎麼了?”

“三維生命不可想象四維的存在……”她把書放到前麵的小桌上,“你覺得我們的存在都算是低維生命嗎?”

高疏:“……”洛葉已經不止一次表現出對維,對群的熱愛了,現在她再一次提到維度,他一點都不覺得意外,可是卻意外於洛葉不糾結於數學上的維度上了,現在糾結的有些像是物理學上的維度。

“為什麼忽然想說這個?”

他看了看她眼前的書,“是書上講到的嗎?”

洛葉確實有些想和人交流了,睫毛輕輕的顫動一下,如同蝶翼一般,“……不全是,還記得我們曾經討論過的迷宮嗎?”

高疏當然記得,“你的迷宮設計出了問題嗎??”

“——不是,實際上它已經完成了。”在經過了數個嘗試,否決了無數的想法之後,她的迷宮終於完成了,從目前來看,一切和她最初設想的一樣,隻是還要看看後續——

被困在迷宮的人可不少,而且大祭司還有最初找到她彆墅的人,實力手段都有,如果他們困在迷宮在迷宮的能量消耗完之前還沒有出來,她就可以肯定的回答,它不但完成了,還成功了。

這也是她沒有殺了迷宮內所有人的原因之一,留著他們才好繼續做實驗。

“這隻是在我設計的時候,產生的一點想法。”

“你看過《平麵國》嗎?”

“看過。”

《平麵國》算是維度上的一本入門讀物,在洛葉三番兩次的提到維這個概念後,他找來看了下,洛葉提到了它,他忽然明白了洛葉為什麼發出那樣的感慨。

由低維朝著高維探索,是一個非常艱苦的過程。就以《平麵國》中的蜥蜴為例,他們生活在二維空間,也就是一張紙上,他們沒有“高”這個概念,當一個三維的球穿過二維的紙的時候,他們依舊無法感受到“高”這個概念,他們看到的就是一個圓由小變大,然後又由大變小的過程。

依照這來想象,我們生活在三維空間,一個四維立方體穿過穿過我們的空間,我們看到的也就是這個超立方體不變變化的過程,而無法想象超出於“長寬高”這三個維度的存在。

所以現在展示所有超立方體都不不能算是真正的立方體,而是超立方體的投影。

我們無法想象真正的超立方體是什麼樣子,因為我們的世界不存在這個“維”。

我們生活的空間限製了我們的想象。

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