2021110日下午1730分至1830分,同学们在团委办公室与吴雨嫣老师进行了《从一到无穷大》这本书的读书分享会第三期——四维空间。本次活动共有35名同学参加,由学创部高一(8)班吕佳远主持。


二维空间想必大家都不陌生,平面的几何图形,xy轴直角坐标系,活蹦乱跳在屏幕的马里奥等,都存在二维的空间。但要说最熟悉的,那一定是你自己所处的三维空间。我们在三维的立体空间中自然地生活着。就像马里奥活在二维空间一样。可马里奥可曾想象人类生存的三维空间是什么样子。在我们看来,三维只是从平面到立体这一简单易懂的变化罢了。但如果让我们去想象更高一维的空间--四维空间,那大家可能就要犯难了。

本期的读书分享活动,就是由美丽聪明的吴雨嫣老师带领同学们解开《从一到无穷大》中关于四维空间的谜题。

老师一上来就回答了同学们最困惑的问题--四维空间在三维空间的基础上多了的那个维度是什么。答案是--时间。这是由赫尔曼*闵可夫斯基提出的。这位聪明的德国犹太人便是四维的时空理论的创立者。为了帮助同学们理解,老师教我们类化从三维到二维的做法去看四维。那就是用降维的方法。例如,我们可以用三视图去表现一个立体图形,四维也可以通过投影法,来拆成三维图形看。


但我们通过几何层面依旧还是很难理解四维,于是老师便开始从理论方面解释。四维空间的一个“车件”由空间坐标和时间坐标组成。那我们如何把空间位移与时间联系呢?老师举了很巧妙的例子,例如我们要从北京到杭州,问去过的人有多远,大多时候我们不会说有几公里。而是回答:“四个小时高铁”或“两小时飞机”。其中“四小时”和“两小时”是我们无意间用时间表达了路程,但如果少了“高铁”和“飞机”,两者又失去了联系。所以我们要用一个恒定的量去代替速度。那便是“绝对速度”,而这个速度便是光速。

说起光速,老师又给我们讲述了历代科学家如何运用智慧、数学去测出这不可思议的速度。伽利略的灯笼实验到罗默的木星一蚀测光速再到裴索的旋转齿轮法和迈克尔耳孙的八面镜法。终于将光速精确到了大约299796458m/s。为四维空间的研究奠定了重要的基础。

最后是晦涩的四维因果性,书中所讲的较简略。但在老师细心的讲解下,同学有的恍然大悟,有的还在苦苦思索。不知不觉这次分享落下了帷幕,但大家还沉浸在神秘的四维所带来震撼。相信在聪明的钱塘学子的未来里,四维空间的谜题会被进一步发现。