Things to Make and Do in the Fourth Dimension pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Farrar, Straus and Giroux

作者:Matt Parker

出品人:

页数:464

译者:

出版时间:2014-12-2

价格:USD 28.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780374275655

丛书系列:

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• 数学
• 四維空間裡可以做的事
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跨越维度的奇思妙想：探索“第四维度”的具象化与实践 书名：《Things to Make and Do in the Fourth Dimension》 内容导读： 本书并非一部艰涩的数学专著，也不是一部纯粹的科幻小说。它是一份邀请函，邀请所有对空间、结构、想象力抱有无限好奇心的人，一起踏入一个介于理论与实践之间的奇妙领域——第四维度。作者以一种极其平易近人、充满动手乐趣的方式，引导读者去理解、可视化并最终“构建”那些在三维世界中看似不可企及的概念。 全书围绕一个核心理念展开：如何通过巧妙的思维转换和物理构造，让抽象的四维概念在我们的三维感知中留下痕迹。它避开了复杂的拓扑学公式，转而采用了一种“做中学”的教育哲学，鼓励读者拿起剪刀、纸张、胶水，甚至利用光影和动态模型，来亲手体验维度转换的魔力。 第一部分：看见“看不见”的影子——基础概念的具象化 本部分是全书的基石，重点在于如何利用已知的几何学知识，来类比和推导出更高维度的结构。作者巧妙地运用了“投影”和“截面”这两个概念，将四维物体在三维空间中的表现形式（即“影子”）作为学习的切入点。 1. 从点到超立方体的进化链： 我们从最简单的维度开始：一个点（0维），拉伸成线（1维），展开成面（2维），再推形成体（3维）。接下来，作者引导我们思考，如果将一个三维立方体在第四个正交方向上进行“拉伸”或“移动”，会产生什么？答案是超立方体（Tesseract）。 书中详细介绍了如何利用三维模型的相互嵌套和连接来代表超立方体。例如，通过构建两个相互连接的立方体，并探讨它们共同的顶点、边和面是如何在三维投影中相互穿插、变形的。读者将学习到如何识别一个三维“影子”中隐藏的四维连接关系。 2. 维度的“时间”概念： 作者提出了一个极富启发性的类比：三维物体在二维平面上的投影，如同四维物体在三维空间中的“瞬时截面”。书中提供了大量实际操作的指南，教导读者如何通过连续地改变一个三维物体的某些参数（例如，旋转一个立方体，但让其在某一特定轴上发生非刚性形变），来模拟四维运动在三维空间中留下的“轨迹”或“截面”。这部分内容强调了动态观察的重要性。 第二部分：动手实践——制作你的四维模型 本书最引人入胜的部分，是其提供了大量可操作的项目和制作指南。这些项目旨在让读者用最常见的材料，创造出能够体现四维几何特征的实体模型。 1. 超曲面的展开图与折叠： 超立方体有24个正方形面。书中详细拆解了这些面的连接方式，并指导读者如何绘制和折叠超立方体的展开图。这不仅仅是折纸艺术，更是一种空间推理能力的训练。读者会发现，无论如何尝试，一个完全“封闭”的四维结构在三维空间中都无法完美收拢，总会留下开放的连接点，这正是其四维属性的体现。 2. “莫比乌斯带”的更高维度扩展： 作者将读者熟悉的单面、单边结构——莫比乌斯带，推广到更高维度的概念。例如，如何构造一个“双曲面”或“克莱因瓶”的三维近似物，并讨论这些模型如何在更高维度空间中实现“自相交而不穿透”的特性。书中提供了使用热塑性塑料或复杂线缆来搭建这些拓扑结构的详细步骤。 3. 光影与运动的幻觉工程： 为了模拟第四维度的“运动”，书中介绍了一种使用投影仪和机械装置的方法。通过快速旋转一个三维模型，并在特定角度下观察其阴影的变化，可以捕捉到类似于四维物体在三维空间中“自发扭曲”的视觉效果。这部分更偏向于工程和光学实验，鼓励读者利用基础的电机和编程知识（如Arduino微控制器），来设计一个自动演示四维投影变化的装置。 第三部分：心智的延伸——更高维度的思维实验 在实际操作之后，本书将读者的思绪引向更深层次的哲学和认知讨论。作者探讨了人类感知局限性与无限想象空间之间的张力。 1. 四维的“内部”与“外部”： 在一个三维球体上，内部和外部的边界是明确的。但作者引导读者思考：如果存在第四个方向（称之为“超向”），那么一个四维超球体是否也具有“内部”和“外部”？通过类比，读者将理解，在更高维度中，许多我们视为绝对的边界概念可能变得模糊不清。书中讨论了如何“看穿”一个三维物体，就像一个二维生物只能看到我们身体的表面一样，四维存在如何能够同时感知我们身体的每一个内部器官。 2. 非欧几何与空间弯曲的直观理解： 虽然本书不深入研究广义相对论，但它利用四维思维来直观解释空间弯曲的概念。作者提出，在四维空间中，我们可以更清晰地“看到”三维空间是如何被物质扭曲的，类似于我们看到一个二维平面被一个球体压出一个凹陷。 3. 语言的挑战与描述的极限： 最后，作者反思了人类语言在描述超维度结构时的局限性。我们所有的描述都必须借用三维的参照系。本书鼓励读者接受这种描述的不完美性，转而依赖于数学模型、几何构造和纯粹的想象力去“感受”第四维度。 总结： 《Things to Make and Do in the Fourth Dimension》是一本兼具趣味性、教育性和启发性的指南。它将深奥的数学概念转化为可触摸、可观察的物理实践，是为所有渴望突破日常空间限制、用双手去丈量想象边界的探索者们量身打造的必读之作。它证明了，即使我们被困在三维世界中，思维也拥有无限的自由去旅行。

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这本书，坦率地说，让人一头雾水。我原本以为这是一本关于手工制作或者某些日常活动的实用指南，书名里的“Make and Do”听起来就充满了动手实践的意味。然而，当我翻开它的时候，我看到的却是完全不同的景象。它更像是一本充满哲学思辨和抽象概念的著作，试图用一种极其学术化的语言去探讨那些日常生活中几乎不会触及的问题。我试图理解那些关于时空连续体、高维几何投影的论述，但我的脑海里只剩下了一片迷雾。作者似乎沉浸在自己的理论世界里，完全没有顾及到普通读者是否能够跟上他的思路。书中的插图——如果能称之为插图的话——也只是些晦涩难懂的图表，丝毫没有起到辅助理解的作用，反而加深了阅读的难度。我花了大量时间试图在文字和标题之间建立起某种联系，比如“第四维度”究竟和“制作与实践”有什么必然的联系，但最终我只感到挫败。这本书的阅读体验，与其说是在获取知识，不如说是在进行一场艰苦的智力攀爬，而且顶多只能看到半山腰的风景，令人非常失望。

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我购买这本书的初衷，是希望它能为我的周末活动提供一些新奇的点子，也许是教我用纸板和胶水搭建一个“克莱因瓶”的简化模型，或者是一些关于视错觉的简单游戏制作方法。毕竟，书名里那个“Make and Do”的承诺太过诱人。但读完前三分之一后，我意识到我完全误判了它的性质。它更像是为那些已经在高维拓扑学领域深耕多年的学者准备的阅读材料，充满了只有专业人士才能迅速解析的术语和假设。每一次阅读都感觉像是在进行一场不设防的语言战，我需要随时停下来查阅背景知识，而书本身似乎也吝啬于提供这些必需的铺垫。我试着用最开放的心态去接受它，试图在那些复杂的公式和逻辑推导中寻找哪怕一丝一毫的“乐趣”或者“可实践性”，但那种感觉从未出现。它更像是冷冰冰的知识堆砌，缺乏人情味和指导性，让人感觉作者与读者的距离如同银河般遥远。

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这本书给我的整体感受，就是一种强烈的“文不对题”的错位感。我期待的是一本充满创意、动手性强、适合业余爱好者探索新事物的读物，名字听起来就充满活力和可能性。然而，实际内容却是异常学术化、理论化，且缺乏任何实际操作的指导。我希望从中找到一些能带到我的工作坊里尝试的新项目，或者至少是一些能用在日常对话中显得略微高深的科学知识点。可这本书里讨论的“维度”更像是数学概念上的抽象，而非可以被“制作”或“做”出来的实体模型或体验。如果说真的有什么“制作”在里面，那大概是作者在构建他那庞大而难以捉摸的理论结构的过程本身吧。对我而言，这本书更像是被放在图书馆的理论物理区，而不是手工艺术或益智游戏区。它成功地展示了理论的深度，却彻底遗漏了如何将这份深度转化为普通人可触摸、可操作的乐趣。我甚至怀疑，作者是不是在写一本完全不同的书时，不小心把书名印错了。

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这本书的装帧和封面设计倒是颇为考究，那种深邃的蓝色调和略带复古的字体，确实给人一种对未知领域探索的期待感。但这种外表的精致与内里的空洞形成了鲜明的对比。我期待的是那种能激发灵感、让人动手尝试新事物的“操作指南”，也许是教人如何用简单的材料模拟出某些复杂的物理现象，或者是以一种有趣的方式介绍一些基础的数学原理。想象中，它应该充满了清晰的步骤、明了的配图，让人在完成一项“制作”后，能恍然大悟地理解某个科学概念。然而，这本书里充斥着大量的形而上学的讨论，读起来就像是有人在对着一本厚厚的教科书喃喃自语，丝毫没有实际操作的痕迹。它似乎更热衷于探讨“可能性”本身，而不是如何去“实现”这些可能性。对于一个渴望获得具体指导的读者来说，这本书简直是一场徒劳的“精神漫游”，它提供了无限的思考空间，却拒绝提供任何可以落地的工具或方法。这就像给你一张去月球的船票，却不告诉你船在哪里。

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说实话，这本书的排版极其密集，几乎没有给我喘息的机会。每一页都像是被塞满了密密麻麻的文字，每一个段落都延伸得很长，很少看到分段或者使用粗体字来强调重点。这使得阅读过程变得异常吃力，眼睛很快就会感到疲劳。我本来以为，既然提到了“制作和做”，应该会有一些步骤性的清单或者流程图来辅助阅读，就像一本优秀的DIY手册那样清晰明了。但恰恰相反，这本书更像是对某种古老智慧的现代解读，充满了晦涩的论证链条。你读进去的每句话都带着沉重的学术负担，仿佛作者在用一种极为严肃的态度审视着宇宙的基本结构。对于我这样只是想找点有趣事物来消遣或学习新技能的普通读者来说，这本书的阅读门槛实在太高，高到令人望而却步。它没有提供任何轻松愉快的入口，完全是硬碰硬的知识灌输，让人提不起继续深入的动力。

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常规科普，适度玩儿梗

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