用类比法论证高维空间的存在

书名:平面国(果麦经典)
作者:埃德温·艾勃特
译者:鲁冬旭
出版社:上海文化出版社
出版时间:2020-08-01
ISBN:9787553520643


零维空间:点国
一维空间:直线国
二维空间:平面国
三维空间:空间国
四维空间:
.......
高维空间:



题献:
*本书的作者是一位谦卑的平面国居民
他一开始只知道二维的世界
后来才有幸被引入三维的空间
作者把这本书献给天空之国的臣民们
希望本书能激励你们不断立下更高的志向
去探索四维、五维,甚至六维的秘密
立体人,你们是比作者更高级的物种
愿探索能拓宽你们的想象
并孕育出最少见、最卓越的美德——谦虚


一、用类比法论证高维空间的存在

  • “在一维空间中,移动一个点,不是就能产生一条有2个端点的线段吗?

  • “在二维空间中,移动一条线段,不是就能产生一个有4个顶点的正方形吗?

  • “在三维空间中,移动一个正方形,不是就能产生一个有8个顶点的神圣生物——立方体吗?

  • 那么在四维空间中,如果移动一个立方体——啊,如果事实并非如此,那就当这是个类比吧,就当这是为了真理的进步吧——我说,如果我们移动一个神圣的立方体,难道不会产生一个更加神圣的、有16个顶点的生物吗?

  • “一条线段有2个端点,一个正方形有4条侧边,因此一个立方体必然有6个侧面。(四维超立方体有 8个三维立方体,即 8个侧面,每个侧面是一个三维立方体。)

  • 现在我只问一个问题:你们空间国的人是不是也见过更高维的生物派来的访客?那些访客是否也能不打开门窗便随意出入紧锁的房屋,是否也能随心所欲地出现和消失,就像您在我家里时一样?我只问您,是有这样的事情,还是没有这样的事情?我愿意把一切都赌在这个问题的答案上。

  • 如果真如他们所说,那么这个更高维的空间就是思想国了,那就请您带我去思想国的福地,让我在思想中查看所有立体形的内部吧。在那里,我狂喜的双眼就能看到这样的景象:一个立方体在朝某种全新的方向移动,根据严格类比可知,立方体内的每一点都会穿过一种全新的空间,留下互不重叠的轨迹——这样就能创造出一个比立方体更加完美的形状,这个形状有16个顶点,16个超立体角,而且由8个侧立方体围成。当我们到达四维空间,我们是否应该止步不前?在四维福地中,难道我们应该徘徊在五维世界的门槛外,却不进去看看吗?啊,当然不行!随着肉体的飞升,让我们的雄心也直冲天际吧!然后,智力会攻破一切障碍,第六维的大门将被我们冲开,接着是第七维,然后是第八维——”

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