是不是可以這樣說(shuō)：低維生物可以在高維空間生存，而反之則不可能？

假如真的存在高維，例如第四維，我們這些“可憐”的三維生物到底能不能進(jìn)入？ 答案，根據物理學(xué)，如果不是不可能，也是異常困難的。

這個(gè)問(wèn)題《<三體>中的物理學(xué)》中有過(guò)解答，希望對題主有幫助。

假如真的存在高維，例如第四維，我們這些“可憐”的三維生物到底能不能進(jìn)入？

答案，根據物理學(xué)，如果不是不可能，也是異常困難的。

為什么困難甚至不可能？我們首先回顧一下三體中提到在四維空間傳播無(wú)線(xiàn)電信號的問(wèn)題。在四維空間中，無(wú)線(xiàn)電信號隨距離比三維空間中要衰減得厲害得多。

根據能量守恒，信號強度乘以距離的三次方是不變的，這里，距離的三次方就是四維中三維球面的“面積”（忽略一個(gè)常數）。所以，在四維空間中，信號強度與距離三次方成反比。而在三維空間中，信號強度是與距離平方成反比的。這是因為，三維中的二維球面的面積與距離平方成正比，那么信號強度乘以面積是一個(gè)不變量，這是能量守恒定律。實(shí)驗表明，在我們的世界中，信號強度確實(shí)與距離平方成反比。 也許你會(huì )說(shuō)，在四維空間中能量也許是不守恒的。好吧，我們退一步接受你的說(shuō)法，在四維空間能量不守恒。能量不守恒的結果是很可怕的，這是因為，在物理學(xué)中，能量是與時(shí)間有關(guān)的。如果能量不守恒，物理學(xué)定律會(huì )隨時(shí)間變化。也就是說(shuō)，一個(gè)在四維中的人，下一個(gè)時(shí)刻的體積和體重會(huì )劇烈變化，等等。我們還是不要接受這種可怕的假定。

好，接受了能量守恒定律，你就得接受信號強度在四維空間中與距離立方成反比這個(gè)結論。比如，我們從遠處看一盞燈，燈會(huì )隨著(zhù)距離迅速暗下去，比在三維空間中暗下去的速率要大。 我們都學(xué)過(guò)庫倫定律。這個(gè)定律說(shuō)，兩個(gè)電荷之間的作用力也隨距離平方成反比，這和信號強度類(lèi)似。其實(shí)，這兩個(gè)定律的起源是一樣的，因為兩個(gè)電荷之間的作用力是通過(guò)電磁場(chǎng)傳遞的。（如果你學(xué)過(guò)力學(xué)，你還知道，兩個(gè)電荷之間的勢能與距離成反比，而力是勢能的導數，所以與距離平方成反比。）我們還知道，牛頓的萬(wàn)有引力定律告訴我們，兩個(gè)質(zhì)量之間的萬(wàn)有引力也與距離平方成反比。其實(shí)，物理學(xué)家早就知道了，在三維空間中，所有長(cháng)程力都與距離平方成反比。

那么，四維如何呢？前面我們已經(jīng)知道了，在四維空間中信號與距離立方成反比，所以，四維空間的庫倫定律就是：兩個(gè)電荷之間的力與距離立方成反比。

這下就糟了，學(xué)過(guò)一點(diǎn)力學(xué)的人可以計算一下，如果兩個(gè)電荷之間的力與距離立方成反比，質(zhì)子與電子形成的束縛系統——氫原子，是否還是穩定的？結論很悲觀(guān)：只要給一點(diǎn)擾動(dòng)，這個(gè)“氫原子”很快消失，不是電子逃逸了，就是落到質(zhì)子上去了。

那么，量子力學(xué)告訴我們什么？結果更加糟糕，除非電荷被調到一個(gè)與質(zhì)量有關(guān)的固定值，氫原子的束縛態(tài)根本不存在！也許，只是很少的物理學(xué)家知道這個(gè)結果，但任何學(xué)過(guò)量子力學(xué)的人自己都可以簡(jiǎn)單地計算一下，束縛態(tài)不存在。

現在回到藍色空間號。我們問(wèn)，當這艘被追擊的星艦進(jìn)入四維“氣泡”時(shí)，它會(huì )怎么樣？答案很清楚，立刻灰飛煙滅。這是因為我們人的身體是由分子原子構成的，而分子原子之所以成為分子原子是因為原子核與電子之間的電磁力。分子原子進(jìn)入四維空間就不存在了，人當然也會(huì )隨之解體。當然，三維人更不可能通過(guò)翹曲點(diǎn)進(jìn)入四維空間。

我們可以問(wèn)一個(gè)更深的問(wèn)題。假如電磁學(xué)只在三維空間中成立，當三維空間與四維氣泡連接時(shí)，會(huì )出現什么現象？一種可能是，電磁學(xué)完全被囚禁在三維里，電磁場(chǎng)不能進(jìn)入四維空間。這種情況確實(shí)出現在超弦理論中，三維空間是一個(gè)三維膜，三維膜上的一些物理場(chǎng)被囚禁在膜上，不能進(jìn)入四維空間。那么，人身上的的分子原子可以進(jìn)入四維空間嗎？在弦論中，一般是假定進(jìn)入不了的。當然，我們可以假想分子原子中的原子核和電子可以進(jìn)入四維空間，那么我們問(wèn)，電磁場(chǎng)能進(jìn)入嗎？我還沒(méi)有看到一個(gè)自洽的理論說(shuō)電磁場(chǎng)不可以進(jìn)入，如果這樣，人還會(huì )解體。一種辦法是，讓分子原子與電磁場(chǎng)永遠囚禁在三維中，但讓這個(gè)“三維體”隨意進(jìn)入四維，這就要求我們發(fā)明強大的機器來(lái)實(shí)現：這有點(diǎn)像我們在三維空間中拉扯皮球的皮，但沒(méi)有強大的能力是做不到的。

最后，順便談一下其他維。二維如何？既然三維中庫倫力與距離平方成反比，那么在二維中庫倫力與距離成反比。其實(shí)，二維中的束縛態(tài)的尺寸非常小。如果我們二維化了，不見(jiàn)得會(huì )變大，很可能會(huì )塌縮，而且，二維中的質(zhì)量會(huì )導致二維空間閉合——這是另外一個(gè)話(huà)題，今天不談了。

更高維的空間呢？只要高于三維空間，庫倫力導致的束縛態(tài)都是不穩定的。也就是說(shuō)，在四維和四維以上的空間中，不存在原子，也不存在穩定的太陽(yáng)系和美麗銀河系。

所以，三維空間的存在不是無(wú)緣無(wú)故的。你問(wèn)我為什么，我不知道，也許上帝希望有一個(gè)穩定的太陽(yáng)系，有一個(gè)美麗的銀河系，并且，有智慧的人類(lèi)。

最后，記得關(guān)注微信公眾號：鎂客網(wǎng)（im2maker），更多干貨在等你！