二維世界是什麼樣子的，《三體》裏面出現過一種來自歌者文明的攻擊方式叫做降維打擊。歌者文明使用的二向箔，可以將附近的空間從三維降成二維，絕對的二維世界意味着三維空間在一個方向上尺度變成零。那麼二維世界是什麼樣子的呢？
二維世界是什麼樣子的1
物質最主要的特點是有固定的相態。相態是什麼？舉個例子，我們平時熟知的氣液固三態。除了氣液固三態，還有很多其他的相態，比如液晶和等離子體。其實相態是兩個詞，一般情況下可以混用。相，英文叫做phase，跟藥物臨牀試驗的期，還有細胞分裂週期裏面的期都是一個單詞。態，英文叫做state，狀態，美國的各州，都是一個單詞。什麼時候相態不能混用呢？很多物質在一個態裏面，可以很多相，因爲不常見而被大家忽略了。比如冰，有十多種相，我們最常見的是六邊冰晶，雪花就是最好的例子，很多時候我們看到的雪花放大後都有六邊對稱的結構。
在不同環境下，原子的排列結構可能會發生變化，相就會發生變化，這種變化叫做相變。比如從液相到固相，原子排列就有明顯變化，液相原子排列無規律，而通常通過降溫就能得到固相則有晶體的規則排列。從一個固相到另一個固相，又需要其他的特殊處理，不同固相的原子排列也不一樣，六邊形，四邊形，菱形都存在。所以相的不同主要是指原子排列的不同。固體原子的排列是有序的（order）。三維世界的固體都有長程序（long range order）。二維世界的固體，並沒有長程序[1]。這非常特別，於是有很多人開始研究二維固體是如何變成液體的（因爲固液都沒有長程序）。於是上世紀70年代，就涌現出了一大批優秀的物理學家，其中就包括2016年的諾貝爾物理學獎得主，Kosterlitz和Thouless。二人通過基於拓撲缺陷的理論描述了二維狀態下的固液相變，後來又經過一系列人的補充形成了一套KTHNY理論（不要看到NY就以爲是服裝店，NY是Nelson和Young，不是紐約）。這個理論對二維固液相變的描述是這樣的，二維狀態下，液體首先變成一個叫做六角相（hexatic），然後六角相再變成液相，這兩個過程都是連續的[2]。
二維相變中的連續性和六角相
這個理論非常的震撼，因爲和三維的情況差別太大了。三維空間中，比如我從冰箱裏拿出一塊冰放室溫，0度左右的時候，變成了水，這個過程稱爲融化。這個過程隨時間確實有變化，但是溫度並不變，如果把溫度當成變量，密度當成函數來觀察這個現象，那麼相變過程是在恆定溫度下發生的。在一個圖表裏看來，如果縱軸是密度，橫軸是溫度，融化過程就像一個階梯函數。密度當然是從冰的0.9變成了水的1。但是這個過程在二維空間中，就不一樣了。二維空間中，這個過程是連續的。二維空間中，冰慢慢變成六角相，然後再慢慢變成水。這個過程溫度一直在變，也就是說在某個溫度範圍，固液的相態很模糊。試想一下，到了二維空間，你的血突然不知道自己是液體還是固體了，流着流着不流了，慌不慌？
這個理論其實有很多爭議，有不少科學家表示，其實在我們生活的原子系統中，KTHNY理論描述的情況並不存在，也就是說二維空間裏的相態和相變依然和三維一樣。這種猜測也得到了一些實驗的證實[3][4]，不過這些實驗中的原子其實也還是三維，只是被限制在二維空間活動。即使是這樣，原子間的作用力也是會受影響的，因爲在不同維度物質的相變點（比如熔點和沸點）都是完全不一樣的，因而維度的變化一定會瞬間影響物質的相態。無論這個降維打擊是把所有基礎粒子限制在二維活動，還是把基礎粒子都降到二維，後果都會導致物質混亂，文明毀滅。
二維世界是什麼樣子的2
二維世界是怎樣的 三體降維打擊是什麼意思
英國曼徹斯特大學的安德烈·海姆說：“二維最好。”一維太簡單，難以令人滿足；三維則太複雜、太雜亂；二維的“平面國”剛剛好，它的空間剛好能讓有趣和有用的東西出現。海姆說：“作爲物理學家，你會希望生活在這個維度。”
他當然會這麼說了。海姆的團隊在2004年製造出了第一個二維材料石墨烯，這種厚度僅爲一個碳原子的二維碳片可以讓電子幾乎無阻礙地透射，因此，這種材料有巨大的應用前景。如果未來計算機的導線用納米管制造，那麼石墨烯將是製造電路板的理想材料。
二維世界的方便之處還有很多。我們早就知道在-143℃左右存在超導體，但是對其物理機制不甚瞭解。現在，過去了20年，我們的進步是知道了超導現象可能源於電荷相互作用所形成的“二維條紋”。研究深藏於超導現象之後的`二維世界，也許可以幫助我們推進常溫超導體方面的研究。
二維平面既是現實的，又是深奧的。當電子被強磁場約束在溫度低於0.33K的二維層狀半導體材料中時，長期被認爲基本不可分的電子似乎分裂成了具有分數電荷的粒子，這個現象叫作分數量子霍爾效應，產生的粒子叫作任意子。
任意子不但促使我們重新思考電子的本質，還給了我們建造一種超級量子計算機的希望。這種機器能夠忠實地模擬量子系統的行爲，如果能大規模投入使用，信息處理過程勢必又迎來一次革命。總而言之，在二維平原之上，延伸出了一條條通向從新藥研發到並行宇宙的幾乎一切事物的未來之路。
三維——我在故我在？
二維平原和多維超空間已成爲讓想象力飛馳的令人驚訝的娛樂場，我們的身體卻似乎只能滯留於三維空間之中。我們爲什麼不是生活在二維、四維、五維或者更多維的空間裏呢？最近，物理學家在嘗試融合相對論和量子理論來解釋時空的本質的時候，這個古老的問題又被重新提起。
作爲通往量子引力真相的一種路徑，弦理論給出了一個不太令人滿意的模糊答案：從零維到十維的空間都是可能的。這迫使理論物理學家倒向了人擇原理。根據人擇原理，我們可以認爲各種維度的宇宙都可能存在，因爲我們只能存在於三維空間中，所以我們只能看見三維世界。如果我們不存在，自然不可能得到這個觀測結果。
2005年，華盛頓大學西雅圖分校的安德烈亞斯·卡奇和哈佛大學的麗莎·藍道爾提出了一個以物理學原理爲基礎的解釋。他們建立了一個以弦論中接受度最高的十維時空爲基礎的理論模型。這個理論認爲，在這個隨着時間膨脹的超空間中，飄浮着各種不同維數的宇宙，它們不停地相互碰撞並湮滅。在這個過程中，三維和七維的宇宙最有可能倖存下來。這個理論模型幾乎已經給出了我們爲什麼對三維世界情有獨鍾這個問題的答案，除了最後一個問題：爲什麼不是看上去更寬敞的七維世界而是狹小的三維世界呢？
一個歐洲研究小組最近完成的工作給了這個問題解釋。他們認爲，時空並不是一個均勻的整體，而是由許多極小的片段構成的微元。他們把時空分割成一些簡單的單形（也稱單純形），這些單形以不同的方式接合在一起，構成整個完全時空。單形是空間中最簡單的多面體，是平面幾何中三角形這一概念在高維中的自然推廣。根據量子理論，宇宙的真實形狀應該是所有存在模式的概率的疊加。根據計算，如果這個宇宙模型嚴格滿足所有的因果關係，那它的時間是一維的，而空間則是精確的三維。
根據這項研究可以推得一個結論：時空的維度中有一個尺度轉折點，在這個轉折點（某個極小的尺度），四維時空將變成二維。也許，如果你觀察得足夠精細，能看到極小的尺度，你將發現我們仍生活在二維世界中。
二維世界的原子是什麼樣的？
絕對的二維世界意味着三維空間在一個方向上尺度變成零。我們作爲生活在三維世界中的生物，思維上很難想象二維世界中的物理規律和基本粒子。許多我們三維世界中的守恆定律要重寫，比如電荷數守恆。二維世界中，電荷產生的電場就不是距離的二次冪指數函數，點電荷的電勢場會變成ln形式，所以二維世界中原子周圍的電子軌道和三維中是不同的。
同樣的原理，二維世界的重力場也要重寫。二維世界裏行星的運動會滿足不同的運動規則。科幻小說《三體》提到降維攻擊的概念，在我的腦海中，降維條件下基本粒子及其運動規律都迥然不同了，高維世界的生物要想適應也不是一件容易的事情，所以我們應該還算安全。
降維攻擊，顧名思義，首先要降維。如三維空間的物體在二維空間中，物體自身微觀粒子相互之間的作用力公式將發生變化，物體分子將不能保持現有的穩定狀態，極可能發生解體，導致物體本身毀滅。降維打擊就是將攻擊目標本身所處的空間維度降低，致使目標無法在低維度的空間中生存從而毀滅目標。
從我們三維世界的物理規律出發，許多二維的體系是不會存在的。其中一個例子是二維的原子排列是否能形成周期性的晶格結構。根據Mermin–Wagner 定律，在絕對零度以上，二維體系中，長程的熱漲落會毀壞所有的長程序。
