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假如一只七星瓢虫在球面上爬行,它爬得很快,但是它永远也爬不出这个球面。它的知识是二维知识,它不知道平面可以弯曲成球面。二维球面必须在三维空间里才能看见。
它要靠“飞”进三维空间才能“爬”出二维球面
即使人类超越蜗牛和爬虫,知道世界上有球面和立体,但其实人也无法一次性看见一个完整的二维球面,而是通过不断地旋转立体球,通过侧面的视觉片段叠加、拼接成一个二维球面。实际上我们根本看不见一个完整的球面。同样的,人无法一次性看见任何三维立体。
作为低维生物,只能看见低维的真相。人类特殊之处,在于他不只是看见二维曲面,还能叠加和拼接二维曲面,组成一个立体。
那么,我们生活的这个三维立体世界,会不会也只是一片投影呢?
在广义相对论的宇宙模型中,我们的这个三维宇宙确实是一个四维球的一小块投影,有限而无边。
从古代开始,哲学家就争论宇宙在空间上是否有限,形成了著名的二律背反正题宇宙在空间上无限。反题宇宙在空间上有限。
这个问题的解决,依赖于数学家和几何学家的艰难探索。从欧式平直几何到黎曼弯曲几何,几何学家终于通过“弯曲”、“圆形”,再利用曲率、度规定量化描述弯曲程度,缔造了一个n维的非欧几何,将大小和边界两个概念分离开来。
体积有限的几何形状可能没有边界,例如一维圆圈长度有限,但没有和终点;二维球面面积有限,但没有边界。
爱因斯坦创造性地将n维非欧几何应用于宇宙,解释了三维宇宙的有限无边。