學術界把繪畫歸類為空間藝術。在西方傳統繪畫中,藝術家通過熟練運用各種美術技法,準確描繪物象的光影變化,能在平面上塑造出具有立體感和空間感的形象來,猶如現實世界裏的三維物體投射到二維平面上的「投影」(Projection)。相較於音樂之類充滿時間延續性的聽覺藝術而言,人們傾向於認為繪畫表現的是靜止或瞬間的場景;從空間角度看,要在二維的平面上展現大千世界眾多的情景與神傳文化深邃的思想,實屬不易。今天,我們就來研究一下這門藝術與時空背後的學問。
可見空間
有的朋友可能對「二維」、「三維」之類的名詞不太熟悉,這些詞算是美術和物理學、天文學等學科共同的專業術語,一講就牽扯很多其它方面的內容,還涉及到另外空間,不太好懂。因此,為了便於大家理解,筆者只拿人們普遍能接受的空間概念舉例,用通俗易懂的方式簡單談一談時空中的維度(Dimension)。
對於講述空間的內容,或許天生空間親和度較高、空間思維能力較強的讀者更容易理解。但不習慣空間類思維方式的朋友們也不用擔心,因為本文還會通過一些圖片給大家直觀的展示,儘量讓所有讀者都能看懂。
談到維度,常規的認識大致是這樣的:一個點運動起來就形成了一條線的軌跡,只有單一的長度,那麼線就屬於一維空間;線的運動整體掠過的範圍,擁有長和寬兩個要素,所以這兩要素組成的平面空間就叫作二維空間;而一個面整體向第三方運動能構成一個體積範圍,因此,具有長、寬、高這三個維度的空間就被稱為三維空間。通俗地講:線是一維,面是二維,體是三維。這也是大多數人所理解的概念。
然而,當數字變得更大時,「維度」的概念就開始模糊了。不少人說三維空間加上時間就變成四維空間了,其實略顯牽強。因為我們所能接觸到的時間與空間是同時同地存在的,一條線或者一個平面也存在它們的過去、現在、未來;並且每一維度都自帶時間,不同維度的時間也各不相同,每一層粒子都有它本身的時間,空間與時間就好像融合在一起的整體一樣。而按照現代數學的方式割裂開看則顯得有些機械。
所以,我們這裏講的維度與人們常說的那種四維空間理論不太一樣。當然,如果有人覺得不習慣,我們還能換個稱呼,比如大維度的概念就叫「大範圍」,再大就叫「更大範圍」等等,其實只是個名詞的差異。不過,「範圍」這個詞在人們的常規概念裏更傾向於表示空間,很難讓人與不同層面的時間概念聯繫起來,所以借用「維度」 這個詞,只是為了表述得更方便一點而已。
那麼,如果這個環境裏所有立體的人和物等一切東西,包括環境本身整體都動起來,就能形成更大一層的概念。有人覺得,動起來後還不是長、寬、高三維的嗎?是這樣,但又不完全是這樣。
早在上個世紀,人們就已經得知,一旦涉及更宏觀尺度概念的時候,原有的很多常規物理定律、公式都不適用了,算出來的數據都會出現問題。所以後來愛因斯坦(Albert Einstein)等天才科學家的研究成果才那麼受到學術界的推崇。簡單來講,當涉及到星球範圍時,就要考慮時空彎曲(Curved spacetime)的情況。這時,地球環境裏的長、寬、高等空間概念,在宏觀的彎曲中與外界的時空已經屬於不同的時空狀態了。
我們借用一個簡單的例子來打個比方:在土地上劃出一條直線,正常環境下看,人們都認為是直線;可在更大的視野中,比如在太空中看,它其實是劃在圓形地球上的一小段弧線。當把長、寬、高的簡單概念放在不同的時空範圍中看時,也需要改換認知方式。
地球整體在自轉的同時也繞著太陽公轉,所形成的這個範圍的空間概念與大氣層內的空間概念就已經不是一回事了。由於地球自轉,住在赤道的人每秒鐘轉動幾百米,可人一點在轉的感覺都沒有;地球在圍繞著太陽公轉,地上所有人每秒鐘都要移動幾十公里,但世人都覺得大地根本就沒動過。一切都被塵封在了這個環境中,人在這個環境裏做甚麼,也都是這個環境裏面的事情,與外界的大環境是相對隔開的。
這兩個環境的區別屬於時空性質的差異,所以外層空間與地面環境的時間流速也不一樣。科技界都知道,發射人造衛星或飛行器到太空,需要特殊微調原子鐘,否則就可能出問題。拿大家都聽說過的GPS衛星舉例,由於天地間的時間流速不同,如果與地面保持同樣的時鐘速度,GPS衛星系統在各種轉換運算中每天將會累積一些定位誤差,不校正的話時間長了就沒法用了。
在地球上,人們通常認為的「上」,其實是人的頭頂方向,由於地球是圓的,「上」就意味著地球之外360度的全方位;「下」其實是地心的方向;前、後、左、右只是沿地球這個球體延伸出去的範圍概念。人們熟悉的時間也是按照地球環境的時間運行的,而這裏面的一切概念都依附於這個環境之中。
地球一直圍著太陽轉,太陽系(Solar System)裏面的幾大行星軌道角度接近,基本處於差不多同一平面圍著太陽轉。按照地球人的坐標概念來比喻,所劃過的範圍就像一個平躺的圓盤一樣。因為坐標基點變了,如果把太陽系想像成一個平躺著的盤,那麼這時的上、下、左、右就與地球上的上、下、左、右完全不是一回事了。
當然,筆者這裏只是用最淺顯易懂、約定俗成的方式在形容,是為了儘量讓所有知識背景、文化程度不同的讀者輕鬆讀懂。實際上還可以從其它的方面去理解太陽系,比如從能量的角度看,整個太陽系可以被視為一個球體;而從空間的概念去看,太陽系類似於一個泡泡……我們是從最「物質」化、最大眾化、最淺白的角度,才把它比喻成一個盤,後文的寫法也與此類似。
按照剛才的方法,如果把整個太陽系視作一個完全不同的時空概念,那麼太陽系整體的運動也就構成了一個更大範圍的環境。太陽系作為銀河系(Milky Way)的一部份,是圍著銀河系的中心運轉的。
如果把銀河系當成一個平躺的大圓盤,那麼太陽系這個小圓盤與銀河系大圓盤的夾角大約為60度,在這個環境中,太陽系就像電扇一樣斜立起來迎面前進著。也就是說,從這個視角看,地球就變成斜豎著圍著太陽轉了。而太陽因為一直在飛快地前進,所以太陽系行星的軌道在運動中其實都不算是閉合的圓,而是螺旋形地追著太陽在往前跑。而且,太陽也並非一馬平川地圍著銀河系公轉,而是根據所處銀河懸臂的情況波浪式地前行。這時,不但原來太陽系概念裏的假設的上、下、左、右,在銀河系的環境概念中全變了,而且時間的概念也在不斷變化之中。 (待續)◇
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