关于二维空间的存在形式

讨论四维空间的现实意义是跨越夐远的星际空间。因此第四维必须是距离维。三维空间天然地嵌在四维空间里。或者说,第四维存在于我们身边只是不为我们觉察。现在人们一般推断,我们的三维宇宙是四维空间里的一张膜,并以我们对二维的认识来类比从四维看三维。

人类对空间的认识,从亚原子尺度直到几百亿光年,都认为是三维的。人类由试验定律所建立的知识体系,在微观和宏观尺度上,都产生怀疑,在微观和宏观的尽头,是否隐藏着不为人知的维度?电子当真是在三维空间绕核转动吗?光当真是在三维空间中沿测地线行进吗?二维空间存在吗?

真正的二维空间似乎并不存在,只存在于人们的假设中。为了简化问题,人们常常把三维问题转化成二维问题,并假设物理定律不变。例如在电磁学里,一个无限大的平行板电容器,一根无限长导体圆柱,等等,当仅仅考虑其横截面上的情况时,就是二维问题。但真正处于二维空间的物质形态并未被发现。然而,二维空间似乎又无处不在,纸张,屏幕,一切平面媒体,都以二维展示,甚至人的眼睛,也依靠二维的视网膜感知这个三维世界。也许,二维世界在三维世界中不具有物质属性,而只有信息属性,换言之,只是一片光影。维度的差别,甚于天渊之别。假如二维世界存在,其中的物质形态是什么?物理定律是什么?是否存在生命?

假设一次创世大爆炸产生了一个二维宇宙,迸射出二维基本粒子。在粒子积聚的区域,诞生了二维星球和星系,二维星球其实就是一个圆,圆上可能生存着一些二维的居民。这些居民可不是扁方先生,他们的方向有前后和上下之分,可称为竖片先生。竖片先生们被二维引力束缚在圆周上,最初他们也以为大地是一条直线,后来才发现是一个闭合的圆。二维世界的光沿直线传播,当经过大质量星体时,也发生弯曲,但都不脱离二维宇宙所在的膜。竖片先生的视觉呈现的,是一条竖线,一条色彩斑阑的线,遥远的星系是微小的、中心明亮,上下暗淡的线段。

二维世界尽管让三维世界的我们感到逼仄,但仍然不失为一个丰富多彩的世界。跳跃将是竖片先生主要的前进方式。植物仍然具有分形构造的根系和枝叶。线状的太阳照耀着刀刃一般狭长的大地。光线的传播满足一种二维的波动方程。在太阳附近,空间弯曲了,形象地说,太阳把二维的膜压出一个窝,描述这个现象需要引入第三维,但是二维宇宙中的任何事物都无需脱离二维膜。星际旅行的竖片先生即使穿越二维膜上的虫洞,也无关三维空间,他只是滑过了虫洞的内壁,而没有进入虫洞的内部。二维宇宙所有的能量被束缚在膜上,不能向第三维辐射,我们一般不能观测到二维宇宙的物体,比如看见二维星球的内部构造,或者竖片先生的内脏。

然而,不确定原理也将适用,也许在某种情况下,会发出膜法向的辐射,从而被我们观测到。致密的二维恒星,在向内塌缩时,粒子一方面穿透斥力的势垒,释放强烈的辐射,另一方面存在一种可能,突破维度的限制,真正进入三维空间。巨大的压迫,将有可能使二维宇宙中的粒子,在第三维上展开,成为真正的三维粒子,而相反的过程也有可能发生,这就是维度打击!如果我们在星空中发现一个射电源,那不一定是一颗三维恒星,而有可能是一颗二维恒星!同样,我们的太阳或许在四维宇宙中发出别样的光芒。
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