「思維解密」:《平面國》的警世寓言
「感受不到」≠「不存在」
想像一下,如果我們所處在的世界,不是三維空間、而是一個二維的平面的話,那會怎麼樣?
可以想見的,我們的常識以及對於整個世界的認知,跟現在相比絕對會有天翻地覆般的不同。
光是方位感就不一樣,只會有東西南北與左右之分,不存在上與下這兩個概念。
無論是生物還是非生物,所有的一切在我們眼裡看來,都是各種不同長短與排列的線段,沒有任何立體結構。
倘若有一天,一位來自三維空間的人進入了我們的世界,那會發生什麼事?我們會如何看待他?
而他又該怎麼做,才能讓我們理解何謂「三維空間」呢?
以上的設問,並不完全出自於我的憑空想像,那是 1884 年由一位英國教育家:埃德溫.阿伯特(Edwin Abbott Abbott)所著的一部小說《平面國》(Flatland: A Romance of Many Dimensions)裡的劇情。
在這個只有兩個維度的世界──平面國裡,所有居民和建築物都呈現著扁平的幾何形狀。除此之外他們跟我們都一樣,有男女之分,有家庭、工作、房子、社會階級與制度……等。
簡單來說,那個世界跟我們的很像,除了不存在「高度」以外。
平面國裡的人,使用觸覺、聽覺、和有限的視覺,來判斷彼此的樣子。他們看別人和看自己,都是一條又一條的線段,沒辦法看出三角形、圓形、方形之類的真正形態。
有一天,一個來自三維世界的球體,在因緣際會之下,接觸到了平面國的一名正方形居民。
一開始球體出於禮貌,先是在三維世界裡跟正方形打招呼。此舉讓正方形嚇了一跳,因為他無法判斷這聲音從何而來,他還以為自己瘋了、有人在他腦海裡對著他說話。
當球體試圖進入二維世界裡時,對正方形而言這更是個衝擊性的場景──因為在他的眼中,球體現身的整個過程,是先從一個點,漸漸變成一個愈來愈大的圓。
正方形完全摸不著頭緒,打從出生以來他沒看過平面國中有人的形態會是這樣子。
無論球體如何費盡唇舌,正方形還是無法理解球體到底從哪裡來、以及他口中所說那個「上面」是什麼意思?
於是,球體把正方形「拉」到三維空間裡來,終於讓正方形生平第一次開了眼。
當正方形俯瞰著平面國,他眼中的朋友們已經不是平常看慣的線段,而是三角形、四角形等各種形狀。他甚至能看穿建築和人家身體裡面的一切。
那一刻,正方形的世界觀被徹底地翻轉。
當正方形回到二維世界的平面國時,他試著向朋友們說明在三維世界時的所見所聞,但沒有一個人聽得懂他在說什麼……
「你說的上面是什麼?在哪裡?指給我看啊!」,面對眾人的疑問,正方形啞口無言,因為回到二維世界裡的他已經辦不到這件事了。
後來在其他的機緣之下,正方形造訪了只有一個維度的世界:線國,以及另一個根本沒有維度、全世界就是一個點的「點國」。
同樣的,這兩個世界裡的居民,一樣也無法理解正方形口中所說的「其他的維度」是什麼意思,更無法想像竟然會那樣的世界存在。
因為有數次穿越不同維度的經驗,讓正方形開始懷疑:「有沒有可能也存在具有四個維度的世界呢」?
正方形把這個想法告訴了他的啟蒙導師──球體,認為如果是他的話一定能瞭解這個想法。沒想到球體卻輕描淡寫地一笑置之:「四個維度?天底下哪有這種可笑的事?」……
最後,正方形因為不斷地在平面國裡宣揚三維世界的存在,此舉激怒了國王,並下令將正方形監禁起來。正方形只好在獄中想辦法把這段見聞以及思想整理成一本書,希望後世裡有人能懂。
許多文學作品的存在,向來是有識之人對於當下時代主流思潮的反思和啟示。這本《平面國》也是如此,故事正是對 19 世紀英國封建社會制度僵化的諷刺與批判。
而同時也點出了另一個事實:人們幾乎無法理解遠超出認知能力範圍以外的事物。因為腦海中沒有相對應的經驗與架構,連想像也無法想像,更別說理解了。
我們可以試著想像一下,世界上如果存在著超越三維以外更高的維度,那會是什麼樣子?
四維的話,說不定我們還可以勉強想像得出來。因為愛因斯坦在他所提出的相對論裡,把時間也當成是現存空間以外的第四個維度。
(雖然在數學裡,四維不一定是這樣的定義。)
那麼五維、六維、或是以上的維度呢?這真的就力有未逮了。
但事實上,依據數學與理論物理學的計算與推測,宇宙其實不止三維的空間、和多一維的時間,還可能存在更多維度。
只是說,那些維度是處於「蜷曲」的狀態(compactification),人類看不到、也無法理解。
具體來說,所謂維度的「蜷曲」,是什麼樣的狀態呢?
舉個例子,一支自動鉛筆的筆芯,當我們遠遠地看著它,就只是個一維的的線段。
但,如果我們用顯微鏡看它的橫截面,就會發現筆芯其實是三維的,因為它除了長度以外還有寬度與圓周這兩個維度。只是它們都太小,我們在日常生活中察覺不出來。
科學家所說的更高維度的「蜷曲」,就像是那自動鉛筆芯的橫截面那樣,平常是捲曲成一個極為細小的尺度。
而且那些蜷曲起來的維度,小是多小?如果把整個宇宙比作一片浩瀚的大海,那些額外的維度,就像是一顆米粒──裡面的一個原子那樣大小。
「維度」在是科學和數學裡指的是「描述空間中某個定點時,所需要的最少坐標數量」,而在哲學和文學裡,這一詞有著另外的意涵:「理解事物的層級和角度」。
活在世界上,有時會無奈地覺得:為何同樣是人,有些人不管你怎麼跟他解釋和溝通,但他就是沒辦法聽得懂。並非語言不通,也不是他不想聽,是因為彼此在「認知的維度」上差距太大了。
《莊子》裡有這一句:「夏蟲不可語於冰者,篤於時也」。蟲子根本不可能理解「冰」這個概念,因為牠只能活在「夏天」這個世界裡。
有時人與人之間的差異也是如此。每個人過去的生命體驗、知識儲備、世界觀都不一樣,那些都是他個人的「思考上的維度」。
然而,當你試圖解釋的概念,遠超於對方的思考維度時,那就像是要我們去理解五維或以上的高維空間那般,幾乎不可能。
或許身為三維生物的我們,始終是無法在物理層面上真正體會什麼叫高維度。但如果單純是要提升自己思維上的維度,這倒是辦得到。
學習的目的正是在此,永遠要嘗識接觸新的知識與體驗,因為人的肉體只能困在三維,但大腦的思考維度,在理論上可以無限延展。
把高維度壓縮成低維度,在數學裡的術語叫「降維」。反過來把低維轉成高維,就是「升維」。
思考的「升維」,是我們身為人類最大的自由。



LLM(大型語言模型)也有維度的概念。一維陣列可以理解成一條線,矩陣可以理解成一個平面(像表格),三維張量可以理解成立方體。再往上的高維張量,就很難用直覺去想像了