在人类认知的世界里，我们习惯于三维空间的直观理解：长、宽、高构成了我们日常生活的空间结构。然而，科学家和艺术家们长期以来致力于挑战这一认知边界，试图通过各种方式呈现四维甚至更高维度的概念。2024年，由朱利叶斯·冯·比斯马克和本杰明·毛斯设计，并在欧洲核子研究中心（CERN）科学大门展出的“Round About Four Dimensions”（四维旋转）雕塑，为公众打开了一扇通往超越三维认知的窗口，这件作品以超立方体（也称为“Tesseract”或“四维立方体”）为蓝本，通过机械结构逼真演绎四维空间中旋转的奇妙景象。 超立方体是四维几何空间中的基本结构，是三维立方体向更高维度的延伸。尽管我们生活在三维空间中，却很难用肉眼直接理解或观察四维物体。为此，科学家常借助数学模型和投影技术，将四维形态投射成三维形态来展示。
就像立方体在二维平面上投射出正方形的阴影一样，超立方体在三维空间中的表现形式亦是一种“影子”或投影。而这座旋转的雕塑，则将这种抽象的数学概念转化为动态的物理实体，让观众得以感知四维物体旋转后在三维空间中不断变幻的奇异形态。 这件雕塑的核心机械结构采用了高精度的定制伸缩式驱动器，每个驱动器由四级伸缩管组成，由无刷直流电机驱动的滚珠丝杠进行线性运动，再通过复杂的钢丝绳传动机构将内部运动传递至外部结构。雕塑的边缘由32个这样的伸缩驱动器组成，16个角连接件协调和限制各驱动器的旋转范围，实现了超立方体边缘的连续伸缩与旋转。整个装置重量约150公斤，尺寸最大可达230厘米见方，体现了机械工程与艺术表现的完美结合。 这台装置的运动机制令人惊叹，它通过改变超立方体各边长度，实现内外两个立方体之间的转换，呈现出一种“内外翻转”的运动状态。
初始时，内立方体位于外立方体中心，随着运动展开，内立方体逐渐向外立方体的某一面延伸并穿出，边缘变长，外立方体相应地缩小，完成一种四维空间旋转的三维动态投影。随着整个运动周期的推进，一个新的内外正方体形态不断涌现，周而复始。这种看似超现实的变形运动，让观众直观感受到超越三维空间的复杂结构和动态关系。 电力驱动部分采用高效锂铁磷酸电池，结合充电地板实现无间断能量供应。角连接节点不仅承担机械旋转支撑的功能，同时也是电力连接的关键点，确保整个结构在运动过程中始终获得稳定的电力支持。此外，系统集成了先进的传感器和复杂的嵌入式控制系统。
每条边缘搭载了无刷电机控制器、磁编码器和近距离传感器，利用微控制器进行实时数据采集和运动控制。通信采用定制的RS485协议，通过光耦合等方式保障信号稳定传输。整体的软硬件设计体现了现代机器人技术与艺术创意的深度融合。 除了机械精密和技术创新，本作品更具哲学和教育价值。“圆周旋转的超立方体”不仅挑战观众对物理空间和时间的传统认知，更象征着科学探索的边界和人类理解力的局限。四维空间的概念常见于数学、理论物理和科幻作品，如爱因斯坦的相对论和弦理论，对揭示宇宙的本质规律扮演着重要角色。
这件雕塑通过视觉与运动语言，将抽象理论形象化，鼓励观众在宏大的宇宙视角下重新审视自身所处的世界。 欧洲核子研究中心作为世界科学研究的重要中心，常年推动尖端科学与艺术的跨界对话。此次艺术展览“探索未知”邀请科学家和艺术家共同构筑了一个兼具知识性与观赏性的文化平台。通过“Round About Four Dimensions”这样具象化的装置，使学术研究成果与公众艺术体验形成互动，激发大众对高维空间和宇宙奥秘的兴趣与想象力，强化了科学传播的社会影响力。 作为现代艺术与高科技结合的典范，“Round About Four Dimensions”在材料选择上也体现出严谨的科学态度和创新精神。铝合金和聚合材料在保证轻质和耐用的同时，为复杂的机械结构提供了稳定的支撑。
所有零件均通过数控加工实现高精度制造，确保运动的平稳和可靠。创作者团队还特别设计了多种保护机制，如高侧开关和电磁屏蔽，保障设备在极限运动状态下安全运行。此外，配套的软件采用开源嵌入式平台，支持扩展和升级，预示着未来智能艺术装置的发展趋势。 从文化角度看，这件作品属于新兴的“科技艺术”范畴，是数字时代艺术表现的重要方向。它超越了静态雕塑的传统形式，借助机械动力、电子控制和程序设计，呈现出可变形、互动性强的三维动态艺术。通过这样的跨界创作，艺术家们不仅拓宽了创作媒介，更推动了公众对科技与艺术关系的重新思考。
作品彰显了人工智能、机器人技术与美学的融合潜力，提升了社会对多学科交叉创新的关注。 这座雕塑也曾引发学术界和公众的广泛讨论。对于科学教育而言，艺术装置作为直观载体，帮助简化复杂的数学和物理概念，降低理解的门槛。教育者可利用这一形象讲解四维几何的特点，以及高维空间投影的原理，加深学生对空间维度的认知。对于艺术学者，则提供了深入探讨空间、运动与认知关系的素材，推动空间艺术的理论建设。 此外，作品在网络社群与数字媒体中也拥有巨大影响力。
以CreativeApplications.Net等平台为核心的国际艺术技术社区，积极报道这一项目的设计理念与技术创新，吸引了众多跨领域创作者关注和参与。这种线上线下的双重展示方式，加速了知识的传播和艺术的广泛传播，成为推动科技艺术持续发展的有效模式。 未来，四维旋转超立方体有望借助虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等技术手段，进一步扩展其表现形式和观众互动体验。通过数字实时建模和多感官融合，公众可以不仅“看”到四维形态，更能“感受”和“探索”这种高维空间结构的动态变化。结合人工智能和传感技术，艺术装置可能实现自主学习和自主运动，呈现出更丰富的多维交互体验，拓展艺术表现的边界。 总结而言，“Round About Four Dimensions”雕塑不仅是机械工程的奇迹，更是科学知识与艺术创意的结晶。
它突破了传统空间的限制，具象化了四维空间的复杂机理，激发了大众对未知世界的探索欲望。它连结了数学抽象与现实感知的桥梁，体现了现代社会中跨学科合作的重要价值，也成为未来艺术科技融合发展的典范。随着人类对宇宙和自身认知的不断深入，相信诸如此类集艺术、科学、技术于一体的作品，将在更多领域发挥独特的启迪和推动作用。
