辛顿的圆盘世界
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1907 年,由普林斯顿大学和明尼苏达大学的数学老师查尔斯·霍华德·辛顿 (Charles Howard Hinton) 撰写的《平面国的插曲》一书在伦敦出版。在其中,辛顿试图处理平坦的世界。
在辛顿想象中创造的二维世界中,同样平坦的行星围绕着像煎饼一样平坦的太阳旋转,其中一个被作者称为阿斯特里亚(Astria)的行星上将发生事件,
小说里已经写掉了。只要在桌子上放几枚硬币,你就可以轻松想象这个二维世界。让其中一枚(例如金属卢布)代表太阳,而另一枚较小的硬币则代表围绕太阳旋转的行星。这个二维世界中的重力表现与我们的空间中不同。唯一的区别是,它的变化与物体之间的距离成反比,而不是像我们习惯的世界那样与距离的平方成反比。
Astria 像任何行星一样绕轴旋转。例如,它旋转的地方称为东,相反的称为西。辛顿似乎将他的扁平阿特里亚人(阿斯特里亚的居民)置于地球的“边缘”。它们可以混合并保留在 Astria 盘的平面上。树木生长,房屋矗立在同一平面上。因此,当演员遇到一棵树时,要么爬过去,要么围住它。为了让一个人越过另一个人,地球上的两个居民必须将其中一个移动到另一个下面,或者互相跳过,就像两个杂技演员在一根紧绳上所做的那样。
为了看到身后的东西,演员必须弯腰倒立或使用镜子。由于第二种方法比较多
方便,那么阿斯特里亚(Astria)的居民没有一个不带镜子出门的。
除了每个阿斯特里因都随身携带一面镜子之外,他们所有的房子也都配备了镜子。房屋的结构与二维世界相联系。他们有门窗,可以进出,但为了防止房屋倒塌,一次只能打开一扇门或一扇窗。如果西门开着,东门窗必须关闭,否则房子的顶部就会倒塌。出于同样的原因,阿斯特里亚的房屋没有管道。毕竟,没有办法将管道的两端连接起来,使连接端不封闭。
阿斯特里安人的身体结构复杂,但为了避免不必要的细节,辛顿将它们呈现为带有手臂、腿和一只眼睛的矩形三角形。所有阿斯特里因男性出生时脸朝东,所有女性出生时脸朝西。这种方向一直伴随着他们直到死亡,因为对于扁平生物(二维人)来说,没有办法在不进入第三维度的情况下转身。亲吻阿斯特里亚人的女儿或女儿是很容易的。但为了吃掉他的儿子,父亲过来把他翻过来,把他倒立起来。
阿斯特里亚的货物通过船舶和飞机运输。螺旋桨被排除在外(当它旋转时,它进入三维),因此所有飞机都有扑动的机翼。
阿斯特里亚的绳索不能打结。这只有在三维世界中才有可能。从数学上严格证明绳子(一维物体)只能在三维空间中打结是可能的,但这里我们不会给出这个定理的证明(甚至它的精确公式)。
在平坦的世界中,轮子和车轴将被完全消除。在 Astria 中,可以使用滚过圆圈的方法来运输重物,就像三维物体可以通过放置在其下方的圆柱滚子上移动一样。
这就是辛顿小说的数学背景。但这并不是 181 页的《平面国的插曲》的全部内容。有爱情,有战争,还有即将到来的灾难(另一颗行星的逼近,它坚持要改变阿斯特里亚的轨道,使那里的生命变得不可能),还有幸福的结局。但这远不如与数学和力学相关的一切有趣。
总之,我们建议解决一个问题,帮助您测试对二维世界的感知。