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第8章 宇宙的时空奥秘与命运(第11页)

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零维是一个无限小的点,点拉伸成线成为一维空间,此空间仅有长度。

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一维空间延展相交形成二维空间,二维空间有长和宽,其中的生物能够在整个平面上移动,然而无法上下移动。

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三维空间在二维空间的基础上演变而来,即在一个平面上增添了高度,就像房子可以用长宽高三个参数来描述其几何图形,空间维度便是用于描述物体几何图形所需的参数数量。

例如,1914年爱因斯坦提出了一个意义深远的问题:为何我们的世界是三维的?在科幻大师刘慈欣的《三体》里,外星高维度文明发现地球坐标后,向太阳系发射一片“二向箔”

,把太阳系从三维空间变成了二维空间,所有立体物都被压成没有厚度的平面,这种打击方式被称为“降维打击”

,这也引发了人们对高维度空间生物是否能轻易消灭低维度空间生物的思考。

黎曼几何诞生背景

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早在19世纪中叶,数学家们为了破解空间维度的密码,创造出了一门全新的几何学——黎曼几何。

爱因斯坦成为了黎曼几何的最大受益人,因为黎曼几何成为了支撑广义相对论的基石。

黎曼几何的出现预示着我们生活的空间远没有想象的那么简单,我们对于空间原有的认知将被推翻。

那么,黎曼又是如何从几何学中发现并证实空间维度的呢?这事儿还得从头说起。

数学家证实四维空间真实存在?《二》

黎曼的成长与天赋展现

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1826年,在德国北部的一个小村庄,诞生了一个改变世界的人——波恩哈德·黎曼。

他的父亲是一名乡村牧师,虽然生活比较清贫,但很受人尊重。

黎曼小时候体弱多病并且不爱说话,在外人看来,他是一个极其“古怪”

的孩子,不过在成长过程中,他展示出了非同寻常的智力。

大约六岁时,黎曼开始学习算术,一开始就展现出对数学极高的天赋。

十岁时,他跟着专职教师舒尔茨学习高等算术和几何,很快舒尔茨就发现,不是黎曼跟着自己学,而是自己在跟着这个学生的思路走。

在几何问题上,年仅十岁的黎曼常常有比老师舒尔茨更好的解题方法。

求学经历与高维几何思想启蒙

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黎曼的数学天赋被他的中学校长施马尔富斯注意到,校长特许他不用上数学课,可以随意进入图书馆。

在图书馆内,黎曼发现了影响他一生的宝藏——法国科学家勒让德所着的《数论》。

这本书激发了黎曼对素数之谜的极大兴趣。

素数是一个大于1的自然数,除了1和它本身之外不能被其他整数整除,像2、5、19、137等数。

这些数在数论研究中有着极大的重要性,因为所有大于1的正整数都可以表示成它们的乘积。

从某种意义上讲,素数在数量中的地位类似于物理世界中用以构筑万物的原子。

黎曼试图改进勒让德记载的一个用来估计小于任意给定数的素数近似数的经验公式,没想到在改进过程中诞生了至今仍是最困难的数学难题之一的黎曼猜想。

1859年,黎曼才将他的这一猜想在其撰写的关于小于某个给定量的素数数目的论文中公布。

然而,黎曼的求学之路并非一帆风顺。

当时的欧洲大学集体涨学费,直到两年后,1846年黎曼的父亲攒够钱,他才顺利进入哥廷根大学学习哲学和神学,这一年黎曼正好二十岁。

在哥廷根,他遇到了伟大的老师——德国数学物理学家、历史上最重要的数学家之一卡尔·弗里德里希·高斯。

高斯很早就萌发了高维几何的想法,也曾向同事提起把假设完全生活在二维表面的“书虫”

推广到高维空间的几何学中去,但由于他害怕遭到保守派的迫害,没有发表任何相关的论文和演讲。

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