四维人类长什么样

作者：@李淼物理学家、科普作家

结论：在四维空间里面，人类会瞬间变成死样，因为人类瞬间就被瓦解了。

在刘慈欣的科幻小说《三体》中，有个震撼人心的故事，就是人类坐着星舰遇到了一个四维空间，然后，人通过第四维跑出了星舰。我在我的书《<三体>中的物理学》中专门用了一章来吐槽这个事，因为，根据物理学规律，一个三维人跑到四维里去，就会马上死掉。

为什么呢？答案与四维空间中，电力与距离的关系密切相关。

要研究电力在四维空间的定律，我们先研究一下电磁信号在四维空间里有什么规律。我们知道，能量是守恒的。在能量守恒定律下，三维空间中，无线电信号强度随着距离的平方衰减，这是为什么？因为无线电信号强度与球面面积乘起来，等于无线电携带的总能量，这个总能量不变，所以信号强度就得和距离平方成反比。

而在四维空间中，无线电信号随距离衰减将比三维空间中要厉害得多。同样根据能量守恒，在四维空间中，无线电携带的总能量，将等于信号强度乘以距离的三次方，而不仅仅是平方了。这里，距离的三次方就是四维中三维球面的「面积」。所以，在四维空间中，信号强度将与距离三次方成反比。也就是说，在四维空间中，信号衰弱的速率，比在三维空间中衰弱的速率要大得多。

也许你会说，在四维空间中能量也许是不守恒的。但是你要知道，能量不守恒的结果是很可怕的。因为，在物理学中，能量是与时间有关的，如果能量不守恒，物理学定律就会随时间变化。也就是说，一个在四维中的人，下一个时刻的体积和体重会剧烈变化。所以，我们还是不要接受这种可怕的假定了吧。

好，接受了能量守恒定律，你就得接受信号强度在四维空间中与距离立方成反比的这个结论。比如，我们从远处看一盏灯，灯会随着距离迅速暗下去，比在三维空间中暗下去的速率要大。

再看三维空间中的库伦定律。因为两个电荷之间的作用力是通过电磁场传递的，所以其实，库伦定律和前面说的信号强度衰减定律的道理是一样的。我们可以得出结论，三维空间中的库伦定律就是：电力与距离的平方成反比，即，两个电荷之间的力与距离的平方成反比。

那么，四维空间中的电力定律是什么样的？同样，在四维空间中的信号与距离立方成反比。所以，四维空间的电力定律就是：两个电荷之间的力与距离立方成反比。

回到《三体》中的故事，人一旦进入四维空间，库伦定律不再是库伦定律了，因为电力不再与距离的平方成反比，而与距离的立方成反比了。那么，人在这种情况下会有什么感受呢？

人体也是分子原子构成的。这下好了，原子核和电子之间的吸引力一下子改变了，不再遵循库伦定律了。一个推论就是，原子瞬间就要瓦解，人也就瓦解消失了。