一维到十维：为什么《星际穿越》中传来的信息来自五维？一维到十维：为什么《星际穿越》中传来的信息来自五维？.pdf

一维到十维： 为什么 《星际穿越》中给人传来的信息来自五维？ ●文/泥藕*王小东 由诺兰执导的科幻大片 《星际穿越》中，五维世界的“幽灵”一直在以某种方式向库珀 的女儿墨菲传送信息，比如让书架上的书按某种编码规则掉下来，或者通过沙尘暴让落在地 上的沙尘显示出以二进制编码组成的条纹等等。片中的教授说：在五维世界，时间变成了有 形的，去到未来好像爬上一座山峰，而回到过去如同下到一个山谷。 后来发现，所谓的五维 “幽灵”不是 “别人”，而是他自己。正如库珀所言 “他们就是 我们”。所有的维度都是一体的，所有的维度都在“此地”。当库珀到达五维世界后，进入了 一个可以看到三维世界所有时间的场景中，他可以通过移动自己的位置随意看到自己女儿任 何年龄的情景。他把书架上的书按某种编码规则推下来，想给女儿墨菲某种警告；他让地上 的沙子显示出以二进制编码条纹，用来传送火箭发射场的坐标。这些事情都是他自己在五维 空间做的。在电影中，地球由于坏境恶化即将毁灭，科学家需要解开一个重力方程式才能让 人类有方法脱离地球，但解开重力方程需要黑洞里的数据。于是，库珀受命去外太空寻找解 决方案。当库珀到达黑洞后，找到了关键数据。他在五维空间把数据转化为摩斯码，通过秒 针的颤动传送给地球上的女儿墨菲。墨菲最终解开了方程，拯救了人类。 1 那么维度是什么？一共有多少维度？维度与时间的关系是什么？我们详细讨论一下： 【零维】：首先，是没有维度的情况，或称零维。这时只有一个点。注意，不要想象成 在一个空旷的空间内有一个小小的点。这一个点是所有，也是全部，它外面没有空间，也 没有时间。因此说这个点是无限大也未尝不可，类似于宇宙大爆炸前的奇点。 【一维】：一条直线组成的世界就是一维。只有长度，没有宽度和高度，既无面积，也 无大小。 一维的生成： 当我们持续观察一个点时，就相当于这个点拥有了一条时间轴。把每一刻点的像沿时间 轴展开，就形成的一条线。这就是一维世界 （如图1）。 沿时间轴横切 结果为一个点 点 t1 一维时间轴 点的过去、现在和未来沿时间轴展开形成一维线 图1：一维示意图 在一维世界，点的位置只能沿时间轴移动，没有其他的方向。如果在时间轴t1 上横切， 每一刀切出来的都是一个点，若沿时间轴 t1 连续横切，可以切出过去现在未来所有的点。 2 需要强调的是，人不可能 “同时”感受不同的时间，只能感受 “当下”这一个时间点。因 此，看到图1 中从头到尾的完整 “时间轴”，那么它已经不是时间轴，而是一条单向的空间 轴了。 【二维】：一个平面组成的世界就是二维。有长度，有宽度，就有了面积大小，但没有 高度。 二维的生成： 如果一条线的长度在不断变化中，持续观察这条线，就意味着这条线拥有了一个新的时 间轴，新时间轴垂直于直线方向。把这条线的所有长度变化情形沿新时间轴展开，就形成了 一个面。这就形成了二维世界 （如图2 ）。 沿时间轴横切 轴 间 空 成 变 轴 间 时 的 维 一 x (t1) 结果