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眼睛看到的世界是幾維的?

賣萌ubzqyf274:一般人有一雙眼睛,從其結構而言,可以感應到兩個不同視角的二維影像。  但進一步說,眼睛的睫狀肌可控制晶狀體的厚薄,從而調節對焦距離。那麼,理論上,如果有一些高頻的目標(如清楚的文字),單個眼睛都可以通過對焦去檢測距離。這可以算是深度的第三維,但這個信息主要隻能表示焦平面(focal plane)上的很粗糙的深度。另外,視覺信號最後是於視覺皮層(visual cortex)處理的,可以對重疊的視野部分利用視差(parallax)產生立體視覺(stereopsis),在二維影像上加入深度感知信息。
光線通過角膜與晶狀體進入眼球,晶狀體將影像聚焦在視網膜表面。 在視網膜上,即使是三維的物體,呈現出的影像也是二維的。這些影像被 傳送到大腦視覺皮質並被識別,例如大腦會想:“哦,我認出那是一扇門”, 從而重新將二維影像轉化為三維物體。
長久以來,很多人都認為我們人眼看見的世界就是二維或三維的空間,由此還得出我們人是三維生物等推論。但是我們的眼睛看見的到底是幾維的麼? 我們先來認識一下我們眼睛看見的光吧。現在大傢都知道光纖通訊吧,就是通過光攜帶著信息傳遞的通訊。還有手機信號是一種電磁波,這些電磁波也攜帶著信息。也就是說光或電磁波本身是攜帶著信息的。而我們人眼睛看見的就是攜帶著信息的光。 說到信息,大傢覺得又是什麼呢?信息本身是一種組合,如同很多數字在一起構成線面,很多文字構成一種表達一樣,信息正是這些組合成的表達。這些信息表達的有三維的也有更多的不是三維的。信息還有一個特點就是它能數字化,我們手機電腦等都是一種數字的組合,這些數字本身是零維的,它們組合在一起卻構成瞭不同的維度的。有些數字組合成瞭三維,更多的組成瞭其他維度的。兩個不同的點能確定一條直線,兩個不同的數字也能確定一條直線,這些直線有些是三維空間中的,大部分直線卻不是三維空間中的。 我們怎麼來確認一條直線存在,卻不在三維空間中呢? 我們拿經常認識到的幾個例子來說吧。時間是數字的吧,也有不同的時間點吧。那麼不同時間點能確定一條直線吧,這條直線就是時間軸,它在不在三維空間中呢?很多人認為每個維度都有時間,也有人認為它存在於三維空間中。那我們看看到底時間線與三維是什麼關系吧。

眼睛看到的世界是幾維的?-圖1

wdjrzmtzd074dd0:我們生活的空間是三維空間,但我們同時被時間所左右,也可稱為四維空間。這其實是種概念而已,概念不同認識也不同。雖然我們生活在三維空間,但我們所能看到的隻是二維平面,兩隻眼睛從不同方向交叉,由兩副不同距離觀察到的平面重疊而產生能判斷距離的三維視覺,因為人的眼睛隻能看到三維,所以三維以上很難解釋。正如一個智力正常,先天沒有一隻眼睛,一隻耳朵的人(這樣就沒有雙眼效應和雙耳效應),他就很難理解距離和方向,他很可能認為這個世界是二維的。 簡單地說:0維是點,沒有長、寬、高。一維是由無數的點組成的一條線,隻有長度,沒有寬、高。二維是由無數的線組成的面,有長、寬沒有高。三維是由無數的面組成的體,有長寬高。維可以理解成方向。 一個簡單的說法:N維就是N條直線兩兩垂直所形成的空間。因為,人類隻能理解到3維,所以後面的維度可以通過數學理論構建,但要仔細理解就很難.在量子力學,目前仍在建立的膜理論,則認為世界是十一維的. 為什麼需要多維空間?我們首先假設有一些生活在二維平面世界的生命,它們的世界裡隻有長和寬,根本無法理解第三維——“高”這一維。因此,它們對三維世界的感知隻限於三維物體在平面世界的投影,或者三維物體與平面世界的接觸面,試想一想,一個平面生命怎麼能夠通過投影來想象三維物體的豐富性和完整性呢?當三維物體與平面世界接觸時,三維物體在平面世界上的零碎片段,比如一張桌子的四根腳柱、人印在地面上的兩雙鞋印,更讓平面生命摸不著頭腦——這些拼不到一起的碎片究竟意味著什麼呢?它們不能想象,四片互不相連的印跡怎麼會構成一張完整的桌子呢?那斷斷續續的鞋印上怎麼會有一雙完整的鞋呢?而且,鞋的上面竟然還有一個更加完整的人!用二維的眼光來打量這些碎片,你永遠不可能將它們拼成一個整體。 於是有一天,一個足智多謀的平面生命偶然想出一個絕妙的主意。它宣佈,平面世界之外還有一個“向上”的第三維,如果順著這些碎片“向上”看,其實碎片是一個完整的整體!這真是個驚人的見解,大多數平面生命都困惑不解。 相對論和量子理論的遭遇與這種情況非常相似,在我們的三維空間裡,它們就像兩塊互不相幹的碎片,永遠也拼合不到一起。但把空間“向上”抬一抬,把宇宙變為十維空間,相對論和量子理論這兩塊看似互不相幹的碎片就會令人震驚地結合得天衣無縫,成為一個更完整的理論大廈的兩根互相依存的支柱!雖然我們在三維空間中無法想象和描述一個多維的空間,但我們卻能通過復雜的數學方程推導出它的存在。

眼睛看到的世界是幾維的?-圖2

微生尋綠49703:四維空間定義為三維空間+時間軸,而”三維空間+時間維”是另一種說法。前者也並非是什麼四維時空,而且本身四維時空是個偽概念。很簡單“時間隻是因為粒子運動、宇宙膨脹而出現的概念,為什麼它就能成為第四維”另外,時空和四維空間的概念是有區別的   將四維空間定義為三維空間+時間軸的說法是對於閔可夫斯基空間( Minkowski space)這個概念的誤解,而為什麼這個誤解這麼廣泛呢?很簡單,無數科幻小說甚至於科普讀物刻意去硬生生地套用瞭這麼一個東西,造成廣泛的讀者影響。其中這個裡面涉及到瞭一組四維矢量場,也就是: 四維矢量依據它們(閔可夫斯基)內積的正負號來區分。

眼睛看到的世界是幾維的?-圖3

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