按 ‘ 2007年03月23日 ’ 归档

二维的世界

让我们构想一个二维的世界,一个平面的世界,想想里面的生物——甚至:人——是怎么生活的。

可能有人会说,前瞻些好不好?现在大家都在琢磨四维甚至六维世界了,你怎么不进反退,倒看回去了? 那我就得老老实实地回答,我觉得二维世界并不比四维世界好琢磨哩。 如果真的有人生活在四维的境界中,说不定他像我这样没事瞎想时,对三维世界也是一肚皮的疑问。

二维世界里的人们互相看的时候,不是把对方看得像一张剪纸,而是只能看到一条线。 用三维世界的话说,他们看到的剪纸,是从纸的边沿看进去的。 三维世界的人眼里才是一个一个的平面,当两只眼同时看的时候,才有远近的感觉。 绕着一辆车子走一圈,大脑把不同时间看到的一张张的平面拼接在一起,才能得到立体的印象。 二维的人们初次见面的时候,得仔仔细细地记下对方面部曲线的凹凸,才能保证下次认识。 而如果只有一只眼,就不好分辨凹凸了。这样比较危险,因为看什么东西都是一条线段,跟盲人没什么区别。 所以二维世界的人们需要在额头上再长一只眼,才能知道迎面走过来的线段究竟是自己的女朋友呢,还是冤亲债主。

这样一个看什么都是线段的世界,文字是怎样的呢?有的民族折叠铁丝以表述自己的想法。起初写的是象形字,比如说牛,就用铁丝弯成一头牛。说狗,就弯成一条狗。反正看真牛真狗也就是类似的线段凸凹起伏,所以非常容易理解,折得最栩栩如生的人们还被称为书法家。科技发达了的二维国家在战争期间使用镍钛合金,因为这是记忆金属,拿它写好字之后,可以再折成毫不相干的意思发送出去。收信人只要拿火一烤,就可以看出它的本意。有的民族使用类似莫尔斯电码一样的东西,一说写字,就点点线线地画个不休。我是很佩服他们的,我想一想二维世界都很累,他们却早已娴熟于一维世界的生活了。

假如我们从三维世界里看到二维世界的人们,他们应该显现一张侧面,像埃及的壁画那样,才比较方便生活。要不然,如果眼睛被脸团团包围了,他们怎么看身边的东西呢?当然,如果侧过脸来,耳朵就得长到后脑勺上才能正常工作。这些是从看东西的角度来说的。从吃东西的方面讲,侧着脸才能避免嘴巴找不到开口,把自己活活饿死的危险。追溯得更久远些,会发现这是个自证的命题。我们在三维世界知道,任何一个活着生下来的人缺胳膊少腿都不稀奇,但他必然有肚脐眼,否则他根本活不到出生的一刻,那就是白日见鬼了。所以,二维的人们如果不是从子宫里就开始侧身生活的话,他的脐带就无法接通母体,除非他的肚脐眼是开在侧腰上的。

侧身生活给二维世界带来的物种丰富性是三维世界所不可估量的,人就至少有两种:左脸人和右脸人。左和右是三维的语言,这里借用一下,后面再遇到这些三维的词的时候,就不一一注明了。接着说,比方人家生孩子了,邻居们就打听:男孩儿女孩儿?当然这句话咱们也会问,没什么稀奇。可他们接着会再补一句:朝前朝后?就不太好懂了,需要我来翻译一下。其实这句话是问母亲的,意思是说,刚生的这孩子是脸朝着你呢,还是跟你一顺儿呢?要是前者还好,要是后者,那喂奶的时候可是很麻烦的哟。你得躺在床上才能喂奶,要不就只好把婴儿脑袋朝下扛起来,才能把奶头塞到他的小嘴儿里去。

然而,一顺儿的孩子的吃喝虽然困难,拉撒还是很方便的,母亲把尿的时候可以尽情地吹口哨,不用担心孩子尿自己身上。一些二维国家制定了法律,禁止长得一顺儿的男女通婚。因为这样有极大的概率造成后代和母亲一顺儿,不好吃奶——三维世界里是反对近亲结婚的,可是大家不会考虑这个理由。其实这法律也是严密得杞人忧天,长得一顺儿的男女怎么谈恋爱啊?从背后喊对方一嗓子,那位都没法回头。

说起二维孩子吃喝拉撒——过去看到的一些书说,二维世界的生活有一些难言之隐。例如走路时没办法交替地迈腿,只能走垫步。又如身体结构不允许出现两头开口的消化道,否则自己就会开裂成两片。这样,食物从哪儿吃进去,只好还从哪儿吐(拉)出来,跟水螅似的,没有进化的成就感。我看到这个说法时,自己深表同意——至少到昨晚动手写这篇文时还深表同意,可我刚刚发现这个断言不对!例如图中的这位二维人,虽然有一条消化道把自己分成了两片,但由于两片身体互相咬合住了,所以并不会散架。当然,走起路来也许会磨得心口疼,但这个不是我们关心的范围。

我们这位进化得很成功的二维朋友活了下来,但是二维的生活中还是有些问题亟待解决。他刚刚进化出来的时候,住在山洞里,还不觉得生活太艰难:饿的时候出去打打猎,看到一头鹿,就追。追逐的结果是鹿被大树拦住了,翻不过去,于是被我们的原始朋友捉住了,顺便把大树也砍倒,拖回洞里生火烤鹿肉,小日子过得很舒坦。终于有一天,当他放倒一棵大树之后,忽然发现自己面对着一个无垠的大平原,远得看不到尽头,他的心躁动起来了。他开始向往到大平原上去住——这是给自己找麻烦的开端。离开了山洞,他首先得盖个房子遮风挡雨,可房子不是好盖的。他砌了两面墙,上了个房顶,然后发现自己把自己盖在房子里了。他只好破开一面墙,而另一堵墙不够结实,承受不住房顶的重量,房子轰然倒塌。

二维的这位朋友知道我在写他的故事了,抗议道:你这样写不周密,一直生活在二维世界的人,肯定早已习惯了二维世界的思维模式,哪能先用三维的办法盖房子,然后发现它不适合二维的生活呢?我急忙道歉,说对不起啊,我们作为三维世界的子民,刚进化出来的时候,还需要有巢氏教我们盖房子,所以以己推人,冒犯你了。

于是我重新写道:他首先盖了个房子住。所谓的房子,其实是个箱子,房顶就是箱子盖,是个活板。我还是忍不住插一句嘴:二维的世界里没有板一说,所以我只是借一下词,免得说“是个活线”让三维的朋友看不明白,你只按照看皮影戏的思路接着读下去就是了。

接着往下说:这么一个房子结构简单,很省事,进房间的时候,掀开房顶就迈进去了。和他一起出山的邻居却很懒,盖的房子比他还省事:就地挖个洞,再用块活板一盖,俨然就是个宅子了。住板箱的朋友看到了,轻蔑地一笑道:嗤,住山洞的习气!

天道酬勤,又过些日子,板箱朋友挣了许多钱,起了升级房子的念头,就买了好多木料,盖了个真正的房子。房子有三道墙,从屋外到客厅算一道,从客厅到卧室之间有一道,再就是卧室的后山墙了。除了后山墙之外,另外两道墙都可以拆卸。比起板箱来,进这个大房子的卧室就费劲一些:首先得卸一道墙,进入客厅;再卸掉客厅和卧室之间的墙进入卧室。所以这里有一道程序是不能错的,就是进客厅之后,必须小心地把第一道墙装回去,否则卸第二道墙的时候,就只有后山墙吃劲了,房子就会塌掉。

房子盖好的时候,好多人来看,毕竟是当地第一所大房子,着实让大家艳羡了一阵。可是好景不长,大家很快就发现这座房子带来的麻烦了:它挡着了路,过往的人们经过这里的时候,得从房顶上爬过去。这对于长得面向房子的人还不算太麻烦,对于背向房子的人来说就是天险了。所以过往客商经过这房子的时候,都是挑跟自己长得朝向不同的结伴同行,以便互相帮助爬房子。帮助别人就是帮助自己,因为大家做完生意还得原路回来呐。

这样爬了很久,大家都觉得不能忍受了,就来找板箱朋友(也许现在得称他三道墙朋友了),请他把后山墙也改成活的,这样大家就可以自由穿梭了。他们的辞令很礼貌:我们其实很喜欢爬墙的,有益健康;可是我们的牛车爬不过去,就连长得面朝你家房子的牛都爬不上去。所以还得麻烦你改一改。三道墙朋友不是很爽快地答应了,因为这样他的隐私就没办法保护了。某晚正和老婆嘿咻得高兴时,忽闻墙外剥啄之声,三道墙朋友慌忙退出来,再问墙外是谁?外面沉声答道:过路的……只好披上衣服拆了墙,放过路的进来,再弯下腰,让来者从自己身上跨过去。直起腰来一瞧,外面还有三辆牛车呢,无奈叫老婆起来,小两口儿一道翻牛车。

三道墙朋友又抗议道:又掉到你的三维模式里了,对吧?作为生而在兹的二维世界工程师,我们不可能这样设计房子的。至于让人家跨还是跨人家,我们打出娘胎就是这样生活的,早就会心于忘言之境了。你的格调不要这么低。

我只好改写道:板箱朋友盖的房子,除了和我刚才的描述比较相似之外,还有一个很长很缓的屋顶,几乎伸展到地面上,以方便过路人。时间久了,上面盖了厚厚的一层土,被过往的牛车碾压得坑洼不平,只有屋顶和地面相接的地方有道缝,提醒着你:这里住着人家呢。地下挖个坑穴居的那位朋友瞅见就乐,还不是跟我一样,把自己给盖到地下去了,于是他回到地下去,接着挖他的洞。

又过了一阵时日,穴居朋友请三道墙到家里小酌。揭开地上的盖板,三道墙看到了一个浩大的地下工程。

用简单的话来说,穴居朋友家是一个往地下盖的楼房,房间有好几层,各层都和一个垂直大通道相连,往来于大通道中的是一部升降梯。最靠近洞口——也就是大门——的是客厅茶室,再往下是书房,然后是卧室、健身房和储藏室。穴居者一边领三道墙参观一边说,准备在卧室这里装一道门,下面开口就可以,明天升级。墙和楼板都是大自然给的,挖好洞之后,稍稍加固一下就能用了。

三道墙看见这工程,啧啧称叹,说还是住在地下好啊。只需要交给地产商一个洞口的地皮钱,却可以捣鼓出这么多的房间。我盖的那个房子,光是那个给人过牛车的大屋檐,每年就得交给税务局好多银子。穴居朋友得意地一笑,说可不是,所以我把这经验告诉了好多人,现在他们都这么挖房子。

除了地下房之外,穴居者们还修了个地道,以便互相串门。从常识来说,这是几乎不可能存在的东西,因为如果地下有个洞,而且通过两个出口到达了地面,那么大地就会塌下去,把至少一个出口封掉。可是,什么都听从常识的话,还要工程师干什么呢?经过一番设计,二维城市的地道是这样的:一条长长的通道,用许多坚固的柱子支撑,柱子都可以活动。人经过的时候可以把柱子放倒,过后再撑回去就是了。从拓扑上说,只要有一根柱子支撑着,地面就不会塌。不过工程师们比较谨慎,还是在地道里装了很多,怕万一某天地道里人很多,大家正好把所有的柱子都放倒了。说到这个设计,大家都说这是从三道墙朋友那里学到的主意,可是他前面刚刚否认过连夜翻牛车的生活,所以一时不好改口。

刚才说的都是些生活上的问题,既然衣食住行解决了,现在我们来考虑一下二维世界人们的宇宙观的问题。

二维世界的空间(或者说平面更加确切些)从三维世界看来可能是弯曲的。就像你可以把一张纸摊开,也可以把它卷起来甚至折纸鹤。但是从这个世界里生活的人们来看,它却总是平直的,因为光在这个世界里也是沿着那张曲面走的。如果你告诉二维的人们:你们的世界是一个卷筒,那就跟让我们理解广义相对论一样吃力。

假如我们自行创建了一些小型的二维世界,又打通了从“平直”的二维世界进入它们的二维通道,然后邀请一位二维人来玩。当然一些基本的前提还是没变的,按照二维世界的规则,他照例看不到我们的三维形象,而只能通过某种设备和我们沟通。当他走到圆柱世界时,他看到世界的循环往复和自己的背影——他是何等惊异啊——发现世界竟然是可以卷起来的;当走到球面世界时,他发现如果把有限的世界卷得很有技巧的话,就怎么也找不到这个有限世界的边缘,但是这个技巧很艰深,他完全不明白。

走过半圈麦比乌斯曲面之后,他猛然发现,自己不知何时从左脸人变成了右脸人。惊骇之余,他跳脚大骂,说这个样子回家见老婆的话,老婆非跟他离婚不可。而且他家里的户口本上写明了,他是个左脸人。这下子连身份都黑了。我们请他别着急上火,接着走走看。他嘟嘟囔囔地去了。再见到他时,却是一脸惊喜地问:这是什么戏法?我们说,你往前看远点,你的背影是不是在头朝下两脚朝天迈步子?再倒立过来向后看,你的背影是不是头朝上、身体却摆出倒立的姿势?这个世界本来就只有一个面,并没有上、下、左、右、前、后的分别。所以你头朝上就是头朝下,脸朝左就是脸朝右,眼朝前就是眼朝后。在你现在所在的这个世界里,它们本来都是不存在的,因此不管你怎么称呼它们,都即是对的,又是错的。

他倔倔地问:什么叫即都是对的又都是错的?概括讲一下吧,这个世界和我本来的世界,哪个是对的呢?

我们说,两个世界都谈不上对错吧,只是你感觉不一样而已。事实上,我们看到的上下前后、和你看到的,是完全不一样的概念。如果你站在外边看,就很清楚是怎么回事了。

他艰难地思索了很久,又问:怎么才能到外边?

这次我们都没说话,盯着他的侧影,心里寂寂地想:把你揭下来,你就到外边了。