深度科普：如果人类前往四维空间，会看到怎样的世界？

首先声明：我不是科学家，只是科学爱好者，传播科普知识。但在科普之外，偶尔也会大胆放飞思想，进行各种想象和猜测，毕竟科学也需要大胆的想象。而以下也只不过是我的一个小小想象，可能没什么科学道理，但大家不妨娱乐一下！

首先，我们来塑造一位角色，就叫他A吧。

A生活在一个一维的世界，他有一栋属于自己的一维房子，我们就称它为“一维小屋”吧。

A先生最喜欢在自己的小屋内散步，他对自己拥有的领地感到非常满意。

他认为自己的小屋设计很是出色呢！

有一天，在整个空间中，传来了创世者的声音：

“A！给你一个成长的机会，让你拥有更宽广的天地！我给你许多一维小屋，由你来安排！”

A先生兴奋得不得了，于是，基于一维世界本能的理解，他着手改造空间，自以为有了更大的天地。

创世者沉默了片刻：

“庸俗！愚蠢！换个角度想想！”

A先生豁然开朗！于是，他将众多一维小屋紧密地排布在一起，意外地构建出了一个二维的居所！

A先生因此变成了A²先生，他变成了一个平面。

他兴奋得不得了，觉得之前的居所多么单调。

他甚至高兴得开始打圈！这是他从没做过的事！

A²先生更爱在自己的居所里散步了，有这么一个属于自己的空间，他感到非常快乐。

有一天，在整个空间中，创世者的声音再次响起：

“A²！我再给你一个成长的机会，让你拥有更宽广的天地！我给你许多二维居所，由你来安排！”

A²先生兴奋得不得了，于是，凭借对二维世界本能的理解，他对空间进行了改造，自以为有了更大的天地。

创世者又沉默了片刻：

“庸俗！愚蠢！换个角度想想！”

A²先生豁然开朗！于是，他将众多二维居所紧密地排布在一起，意外地构建出了一个三维的居所！

A²先生因此变成了A³先生，他变成了一个球体。

他兴奋得不得了，觉得之前的居所多么单调。

他甚至高兴得跳了起来！这是他从没做过的事！

A³先生更爱在自己的居所里散步了，有这么一个属于自己的空间，他感到非常快乐。

他甚至精心装饰了自己的居所，让自己看起来更像一个三维生物！

为了让大家看得更清晰，A³先生把自己的居所墙壁换成了半透明的白色。

他甚至还为自己购置了小床和小熊。他认为这样，更能让同样是三维的读者们理解他，因为他感到很孤独。

有一天，在整个空间中，创世者的声音再次响起：

“A³！我再给你一个成长的机会，让你拥有更宽广的天地！我给你许多三维居所，由你来安排！”

A³先生兴奋得不得了，于是，凭借对三维世界本能的理解，他对空间进行了改造，自以为有了更大的天地。

创世者又沉默了片刻：

“你还是那么庸俗！愚蠢！换个角度想想！”

A³先生豁然开朗！但他也感到慌乱。

于是，他尝试将众多三维居所紧密地排布在一起，让空间不断重复堆叠，构建了他从未敢想象的“四维空间”。

A³先生因此变成了A⁴先生，他无法用语言描述自己。

他震惊地四下张望。

他看到了居所的全貌，同时也置身于居所的内部——是的！他可以同时看到完整的空间和内部的细节！同时！

他试图从不同方向寻找自己的小熊，但三维距离和大小的概念已不复存在，从这个角度，他可以看到空间中重叠的无数小熊以及小熊的每一个切面！同时，他自己也置身于小熊的内部！

A⁴先生感到一阵晕眩，决定躺在床上休息片刻。

他试图看向床。

同样的无尽细节，无尽切面，无尽重叠。

最远处，他能看到整个居所！但同时，他又置身于枕头的内部！同时，他又置身于小熊的内部！同时，他又置身于枕头内一个棉絮纤维的内部！他置身于无尽空间的叠加态中！

如果愿意，他能同时看到无尽的细节，也能看到一切的全貌！

“方寸之间，深不见底！”

A⁴的呼吸变得急促！他觉得空气也被叠加了！每个分子每个原子，都同时无尽大又无尽小！他自己也是！

他甚至能看到自己身体的内部结构！甚至置身于自己身体的内部结构中！——尽管这个空间没有内部和外部的区别。

A⁴先生震惊不已，同时又感到无比激动。

他在四维空间中喊道：

“创世者啊！让我看看五维空间吧！我想要知道五维世界是怎样的！”

创世者沉默了片刻：

“算了，我的电脑已经很卡了，回到三维吧。”

A³先生又变回了球体，居所还是他精心装饰过的样子。

他觉得刚刚的经历就像一场奇异的梦，也觉得眼前的三维世界如同纸片一般单薄。

很多人对虚拟世界的概念感兴趣，那么我们就把这个思维游戏做得更疯狂一些！

1，容量计算

在数学上，比如我们用10米来表示一条线段的长度，现在我们把10米定义为这条线段的“容量”。

那么，一个边长为10米的二维平面，它的“容量”就是10²=1010；

那么，一个边长为10米的三维立方体，他的“容量”就是10=101010；

如果这个宇宙的数学是和谐而完美的，那么，我们不妨相信一个边长为10米的四维封闭立方体空间（这个描述不严谨，注意，这只是个思维游戏），它的“容量”就是10⁴=10101010。

我们来尝试找一下 [10³的三维立方体]*10，这个乘以的10米，在哪？

我们想象，把立方体的六个面，分别拉向对面，也就是每个方向的每个断面上，都叠加了一层三维空间。而拉向对面的这个距离，正好是10米。

我们来尝试想象和感受一会儿这个空间致密的状态，复杂的信息量，繁复的视野。

再看这个三维物体，真的“像纸片一样薄”了嘛……

2，时间是什么？

许多人可能提到了时间，其他答案中也不免有人提到了时间。

我倒认为，在讨论这个问题时，时间并无意义。

我们想象有一个二维空间，其中居住着纸片人，他们的生活也有时间概念，但把二维空间加上时间轴，并不能形成三维空间。

维度就是维度，时间就是时间。

那我们继续思维游戏：时间是什么呢？

我认为，因为我们是人类，我们会死。我身边的草木山石都会死。

海枯石烂终有尽。

我们观测到的恒星也会死。我们观测到的宇宙在膨胀。

万物，都在动。

因此，时间有了意义。

我们总是提到时间。

想象我们是一种生物，我们是一张大膜，有智慧的大膜，有弹性的大膜，我们在宇宙起点时包裹着它，而后宇宙大爆炸，我们也随着宇宙边缘的膨胀，我们与某种“视界”相对静止，我们永生，看到的一切也是静止，那我们会不会永远意识不到时间这个概念呢？

3，双缝干涉与费米悖论

那为什么会有这一切？

直接说吧，我认为存在的一切都在一个虚拟的计算机中，这个想法可能真的合理呢~

想想双缝实验啊，想想量子理论的一些内容，想想波粒二象性这种不合理的事，或许我们的世界真的会因为观察与否，而被“优化”——你观察它，它就是粒子，它就有细节，有结构，有规则；你不观察它，它就是波，就是概率，就会被节省内存。

为什么我们的世界是三维的？答案会不会是存储的极限？

为什么光速无法超越？答案会不会是计算速度、读取速度的极限？

为什么宇宙中的熵会增加？做过绘图，建模，编程的人应该都会有同感，文件越深化，越编辑，有序度必然会降低，混乱程度一定会增长，很难降低。哪怕把工程文件整理得井井有条，后台的数据也会产生更多的代码。某种角度上看，这和宇宙中的熵增也许真的有几分相似。拿正在做的一个工程文件举个例子：

广义相对论的空间弯曲，其实也是一种更符合物理建模规则的画面。也许它相比引力更容易计算，从而节省cpu利用率。（也许不是，这完全是我猜测……）

创世者的电脑，也许真的会卡。

我们每个人和薛定谔的猫，和每一个微观粒子，也许都是数据，都是建模。

思维游戏继续。

这个模型是谁建的？

人类是第一代宇宙文明吗？在宇宙亿万年的长河中，意识的数码化、虚拟化真的还仅限于科幻的篇章？

或许，早已是既往之事。

设想在那久远的太古，在某个我们不曾知晓的宇宙角落，人类可能因为星际间的冲突，抑或天灾人祸，又或者是我们根本无法理解的挑战。生生死死，灭绝中重生。

终于，一代文明诞生了，他们提出了“数码方舟计划”，立志打造一场终极模拟！（我突然疑心自己绘图绘到恍惚了……该死……）没错！终极模拟！以此维系人类的心智。

他们以原子为砖石，构建了整个宇宙的仿真。这个宇宙，和谐而壮美，富饶而宁静。

他们选择了太阳系作为摇篮，小心谨慎地将生命的程序嵌入地球这颗行星，并寄予我们繁衍生息的祝福。

那“模拟一代”的人类文明对战争和宇宙的未知危险怀有深深的恐惧，他们没有设计其他宇宙文明的出场，而是将整个虚拟世界独独留给了我们“数据一代”。

也就是你们我。

也许，这就是对费米悖论的答案，这就是宇宙背后的意义。

这个宇宙，的确成为了我们的乐园。

在科学的极致深处，是否藏匿着知识的果实？

尽管我们觉得周遭充满困扰，但“模拟一代”文明，可能正处于我们无法想像的苦海之中呢？

恒定的气候，恒定的日照，恒定的大气成分，恒定的身体机能，恒定的数学与物理规则，乃至恒定的空间。这些可能已是奢侈品，只是我们早已司空见惯。

2，游戏结束

我明白网络上高手云集，可能会从我的幻想中揪出无数疏漏。但请记住，这仅仅是幻想，一场游戏罢了，不必过于较真。

其实细想，虚幻与真实，无非是相对而言。

我们感觉火的炙热、冰的寒冷，品尝到烤肉的美味、辣椒的刺激，感受到家人的关爱与我们对家人的深情。

这样便足够了。

在我们的领域内，这一切就是真实的，不是么？

就算我们真的仅是一串串代码，这也并非悲哀。

井底之蛙也有它的春夏秋冬，有属于它的溪流与青苔，它的世界一样精彩。