我们活在三维里,看不见第四维。
但我们可以像侦探一样,从规律、切片和影子里把它推出来。
点拖一下,变成线;线拖一下,变成正方形;正方形拖一下,变成立方体。
那把立方体往一个全新的方向拖一下呢?就得到四维的“超立方体”。
数字的规律很硬:顶点每次翻倍(1→2→4→8→16)。棱等于“旧棱×2 + 旧顶点数”,所以 0→1→4→12→32。我们没见过超立方体,但已经知道它有 16 个顶点、32 条棱。
想象一个活在纸面上的二维小人。一个球穿过这张纸时,他看到的是:一个点冒出来,长成圆,再缩小,消失。
同理,一个四维的球穿过我们的空间,我们会看到:一个小球凭空出现,变大、再变小、消失。
对二维小人来说,这是“魔术”;对我们来说,只是一个球路过。四维看三维,也是这样。
画在纸上的立方体,其实是它的影子:一个大方框套一个小方框,四个角连起来。远的那面看起来更小。
超立方体投到我们的空间里,也是一样:一个大立方体套一个小立方体,八个角连起来。“小的那个”不是更小,而是在第四个方向上离我们更远。
左右划动画面,可以从别的角度看。
打开“四维旋转”,你会看到内外两个立方体互相穿过、交换位置。看起来像在变形,其实它一点都没变,只是在我们看不见的方向上转了个身。就像转动一个立方体时,它的影子也会“变形”。
数学里的第四维,就是一个和长、宽、高都垂直的方向。我们指不出它,但它的规律、切片和影子都能算出来、画出来。
这也是理解很多复杂事情的办法:先看切面,再看投影,最后找规律。