背景:我是一名科幻小说作家。我需要一个超光速飞行的借口,而且我非常迷恋离散第五维的想法,它允许(正常的)第四维空间以类似于《星际穿越》中“铅笔穿过纸张”虫洞隐喻的方式被绕过。从本质上讲,如果我能编造出至少模糊的科学解释,说明某些生物除了“正常的四维”之外还存在第五维,那就太棒了。
然而,我的一位好朋友(物理学家)非常明智地告诉我,一个可以进入的第五维度将严重影响恒星、生命以及我们所知的几乎所有事物的形成能力。而且……是的,他们说得有道理。如果所有粒子不仅可以在 x、y 和 z 轴上移动,还可以在 w 轴上移动,那么它们发生碰撞和相互作用的频率就会大大降低。那么,我能否构建一个功能类似于其他三个维度且不会完全导致我们所知的生命不可能存在的第四个空间维度呢?
我已经考虑过的替代方案是,首先,一个类似于……嗯,Minecraft 的下界的离散/分离平面。(是的,别介意,我想不出更好的例子了……)表面上看,这将有效地阻止粒子随意从一个平面移动到另一个平面,我只是觉得它有点毫无根据/无趣,而且它散发着一种轻率的幻想借口的味道。子问题 1 是:是否有任何理论或方法可以让字面上的曲速平面不那么……简单?曲速平面如何工作,进入/退出如何进行,是否有任何科学文献来支持其假设的功能?
第二,卡鲁扎-克莱因理论或其众多变体。说实话,从我读过的论文(很多)中,我对实际理论了解甚少,我之所以成为生物化学家是有原因的。然而,我能了解到的是,卡鲁扎-克莱因理论在亚原子层面上运作——非常微小——因此,对宏观尺寸的影响不大。双刃剑。卡鲁扎-克莱因理论看起来很有前途,因为该理论及其后继者已经发展得非常多样化,但我对它了解的还不够多,甚至无法确定它是否对我所追求的星际和非常宏观的应用有用。有没有人对 KK 理论有足够的了解,可以确定是否存在某个子集,可以允许离散的第五维度,大型物体可以穿越,并且不会试图破坏经典物理学?
我很想听听你们对此有何看法。这个问题困扰了我一段时间。
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我是一名科幻小说作家。我需要一个超光速的借口
不,你不需要。想出一些任意的能力、约束以及与情节相关的其他设置元素的联系,这些元素适合你的情节。给原则束起个名字。
然后:要么完全忽略所涉及的科学原理(而不是与情节和人物塑造相关的原理)……
或者提到 2398 年发现的 Ryker-Organa 原理意味着 21 世纪的物理学出现了一些错误,您只需要了解雷诺空间上的 Brannigan 流形的曲率关于 Connor 元轴横向对称。
虽然这没有任何意义,但听起来确实像是一个理由。
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跟随引力子
关于引力为何如此微弱的理论之一是,引力延伸到了其他空间维度。也就是说,引力子滑入了其他维度,因此对三维空间的影响较小。
所以,找到一种方法来做同样的事情。这可能会涉及一些真正奇怪和奇特的方法,因为我们甚至还没有找到,更不用说控制引力子了,但也许在未来,这是可能的。带有引力子驱动器的飞船会跟随引力子进入这些额外的维度。
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许多作家都曾尝试探索有人居住的多维世界并取得了良好的成果。
是的,高维世界的数学使得生命甚至我们所知道的物质都不可能存在,但你的作品是虚构的,而不是同行评议的论文。只要你不打破怀疑的悬念,你就可以很好地谈论 4D 章鱼以及它如何在 Buzzunzur 星球的海洋中捕食准 3D 鲽鱼,地球人坚持称其为水牛。
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如果你想要一些听起来合理,并且与当前(或不太当前)的理论相关的东西,试试这个:
人们认为,我们的宇宙是一个四维超球面的三维空间表面,通常所有粒子都被限制在超球面的表面上……这就是为什么宇宙看起来是三维的。
也有人说,宇宙不是光滑的,而是像核桃一样布满皱纹的。
如果宇宙的超球面表面确实有皱纹,那么在皱纹相互排列的点上,你可以从表面的一部分到另一部分“钻”一个洞,最终得到一个“虫洞”,你可以使用它来抄近路穿过第四维度。
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第四维度和第五维度需要花费一些非自然形成的东西。
首先,你是一名科幻作家。这意味着你从一开始就可以忽略一些自然法则。如果宇宙中存在某种可能,那么它就是科学现实,而不是虚构。考虑到悬置怀疑是非常大的。这就是科幻或奇幻作品成功的原因。人们接受一个人扔火球、核聚变引擎或兰博不需要重新装弹。一般来说,如果它符合故事情节,它就会成功。
穿越四维和五维空间
如果你仍然想更接近现实,请考虑一下,穿越四维和五维可能不是自然现象。这样一切仍然可以正常进行。只有智能干预才能使这种旅行成为可能。它仍然与几种当前的理论相悖,但随着时间的推移,这些理论已经被修改或扔进了垃圾箱。科幻小说没有理由不能说它不违反法律,根据你书的定义,这是可能的。你只需要将麦高芬应用于旅行,这需要不是自然发生的 x 或 y。
还要记住,我们这些凡人可能无法理解这些维度。通过反复试验或更智能的计算机或特殊构造的大脑,我们也许能够拼凑出如何穿越这些维度,而无需了解在旅行过程中发生了什么。就像普通人换电视频道时不知道实现这一目标所需的技术和准确性的巨大进步一样。你按下按钮,它就会产生预期的效果。在这几毫秒内发生的一切都不会被记录或理解。
人们可以脱离第五维度,却不知道时间已经流逝,或没有流逝,或已经倒退,甚至不知道他们是否移动过。他们不知道他们是如何旅行的,也不理解他们看到了什么,即使他们能看到任何东西。
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一方面,我想提醒大家,我们生活的世界不是三维或四维的。
您所说的维度仅仅存在于从学校开始教授的一种心理模型中,但这并不能使其成为现实。
请参阅此问题以了解一些。
基本上,自从希尔伯特和曼德布洛特以来,我们就知道维数值不是整数,而是实数。
解释一下这个主题,采用常见的 2D 笛卡尔系统,其中每个点都有 2 个坐标,X 和 Y(以及一个原点)。从同一原点开始,在此网格上绘制一个螺旋。
螺旋线的特征在于其步长(即两次完整旋转之间的距离)和原点。这些都是固定值,就像原点在笛卡尔坐标系中一样。
然后螺旋上的任何点只需要一个维度来定位:沿螺旋到该点的距离。
现在,如果你减少螺旋的步长,你就会大大增加距离,但它始终是有限的。
在某个点上,步长非常小,以至于螺旋线将经过您物理上可以到达的每个点(从技术上讲,这是普朗克极限)。它不是 0,因此距离仍然不是无限的。
然而,只需一个维度(螺旋上的距离),你就可以到达二维笛卡尔空间中的任何一点。事实上,螺旋是一条空间填充曲线,但它们是沿着所有维度行进的许多空间填充曲线(例如希尔伯特空间填充曲线)。
最后,使用单个维度上的巨量数字来定位空间中的任意一点是可能的,但这样做很不方便。将巨量数字抽象/折叠到更多维度上,以便我们的大脑更容易理解。
换句话说,粒子/波没有理由不能传播到比我们计划的更多的维度,而我们根本无法观察到它们。
例如,看看量子隧穿体验:粒子的波函数在障碍物之后不为零。
将光子发射到不透明的墙壁上,由于光子之后的波函数不为零,您可能能够在探测器上捕获它。这怎么可能发生?如果您考虑纯物理学(顺便说一句,这是一种错误的思维方式),光子应该被墙壁吸收或反射,但您却在光子之后检测到它。唯一可能的解释是,它要么在墙壁的所有原子之间穿梭而从未与任何原子相互作用,要么它可能只是沿着另一个维度行进,重新出现在实验的维度中。
如果你测量检测的时间,你会发现光子在几何上不可能发生回转(它会行进更长的距离,因此检测会延迟),所以后一种解释可能是正确的答案。
但是,正如你所说,如果这样的维度是可以进入的,为什么所有粒子不会在某些更高维度中从我们的三维世界中“消失”呢?
原因很简单,因为根本没有任何维度(只有一个维度)。粒子不关心模型的 X 轴或 Y 轴或方向。它跟随(或被)能量最低的曲线(就像广义相对论解释的那样)
很可能我们的“思维模型”维度只是能量最低的维度,粒子可以在很短的时间内逃离我们的“思维模型”的三维空间,因为它获得了相当多的能量。然而,它稍后会回到我们的维度,因为这是它可以存在的地方。
所以当你在寻找第四维或第五维时,你问错了问题。没有必要有这样的维度。
回答你最初的问题:
在目前的物理学中,如何进行超光速旅行?你做不到。因为我们所知道的物质只有在我们的“心理模型”三维空间中才是安全/可行的。
您可能可以通过 FTL 向/从更高的“维度”传输信息,但您只能在我们的维度中以光速返回此传输的结果。
因此,例如,您可以预期自己永远无法观察到传输(但理所当然地认为传输有效)。您可以预期某个人无论在多远的距离都能够接收它并重建您在传输中发送的模型,但您永远无法收回他已接收的确认(至少在 FTL 模式下无法收回)。
这给你的故事增加了转折,是真的,是梦,你疯了吗?
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离散空间维度(粒子只能占据特定位置,0、1、2、3、4 等)与物理学的所有数学背景完全不相容。您指的是离散维度吗?
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