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維度的概念
先為大家講解一下什麼叫做維度。過一點能做幾條相互垂直的直線,這個空間就叫做幾維空間,如平面是二維空間,立體是三維空間。人類是三維空間的生物,所以人類理解四維空間就有些難度。比如理解超立方體。同理二維生物的數學家理解三維物體也有一定難度。
二維生物的數學家
我們可以假設,二維數學家生活在一個無限的平面內。二維數學家會對我們熟知的三維世界認知起來會有一定難度,但並不是完全不可窺見一二。正如對於生活在三維空間的人類來說,四維世界很難想象,但也可以窺見一二。
超立方體
上面這個圖就是超立方體在三維空間的投影,怎麼理解投影,我們可以簡單稱之為切一刀。
超正方體表面的八個立方體也包括最外部的那一個。超正方體有8個胞(立方體)、24個面(正方形)、32條稜和16個頂點 。
簡化思維
如果四維超正方體不太好想象的話,我們換成球體。三維球無論從哪個方向投影在二維平面上都只是一個半徑等同的圓形,這樣我們就很容易想到四維球在三維世界中的投影是一個半徑等同的球了。
大家可以試想一下球穿越問題。
球體穿越二維平面。比如說一個球穿過一個二維平面,二維數學家會發現平面上憑空冒出一個慢慢變大的點,逐漸擴張成圓,又慢慢縮小成點,最後突然消失。
四維球穿越三維空間。出現一個點,擴成球又縮回點,再消失。
多元視角
1+1=3是不是很奇怪!為什麼?