Jaký je rozdíl mezi 4-D a 3-D?

Představa světa v různých počtech dimenzí mění to, jak vnímáte všechno, včetně času, prostoru a hloubky. Sledování filmu ve 3D vám umožní zažít přidanou hloubku, kterou byste za normálních okolností neviděli.

Je snadné přemýšlet o rozdílu mezi dvěma a třemi rozměry. Ale to, co by znamenaly čtyři rozměry, není tak jasné. Je důležité pochopit, co vědci a další vědci myslí, když mluví o různých dimenzích, aby lépe určili rozdíly mezi třemi dimenzemi a čtyřmi dimenzemi.

Náš svět je ve třech prostorových dimenzích, šířce, hloubce a výšce, se čtvrtou dimenzí, která je dočasná (jako v dimenzi času). Vědci a filozofové uvažovali a provedli výzkum toho, co by byla čtvrtá prostorová dimenze. Protože tito vědci nemohou přímo pozorovat čtvrtou dimenzi, je o to obtížnější najít o tom důkazy.

Abyste lépe pochopili, jak by vypadala čtvrtá dimenze, můžete se blíže podívat na to, co dělá trojrozměrný trojrozměrný a na základě těchto myšlenek spekulují, co by udělala čtvrtá dimenze být.

Délka, šířka a výška tvoří tři rozměry našeho pozorovatelného světa. Tyto dimenze pozorujete prostřednictvím empirických dat, která vám dávají naše smysly, jako je zrak a sluch. Můžete určit polohy bodů a směrů vektorů v našem trojrozměrném prostoru podél referenčního bodu.

Tento svět si můžete představit jako trojrozměrnou krychli, která má tři prostorové osy, které zohledňují šířku, výšku a délku pohyb vpřed a vzad, nahoru a dolů a doleva a doprava podél času, dimenze, kterou přímo nepozorujete, ale vnímat.

Při porovnání 3D vs. 4D, na základě těchto pozorování trojrozměrného prostorového světa by byla čtyřrozměrná krychle a tesseract, objekt, který se pohybuje v těchto třech dimenzích a který vnímáte vedle čtvrté dimenze nemůžete.

Tyto objekty se také nazývají osmičlánkové, osmičlánkové, tetrakubové nebo čtyřrozměrné hyperkrychle, a přestože je nelze přímo pozorovat, lze je formulovat v abstraktním smyslu.

Protože trojrozměrné bytosti vrhají stín na dvourozměrný povrch krychle, vedlo to vědce ke spekulacím, že čtyřrozměrné objekty vrhnou trojrozměrný stín. Z tohoto důvodu je možné pozorovat tento „stín“ ve vašich třech prostorových dimenzích, i když nemůžete přímo pozorovat čtyři dimenze. To by byl 4d stín.

Matematik Henry Segerman z Oklahoma State University vytvořil a popsal své vlastní 4-dimenzionální sochy. Pomocí prstenů vytvořil objekty ve tvaru dodekacontachronu, které jsou vyrobeny ze 120 dodekahedry, trojrozměrného tvaru s 12 pětiúhelníkovými plochami.

Stejným způsobem, jak dimenzionální objekt vrhá dvourozměrný stín, Segerman tvrdil, že jeho sochy jsou trojrozměrné stíny čtvrté dimenze.

Ačkoli tyto příklady stínů vám nedávají přímé způsoby pozorování čtvrté dimenze, jsou dobrým indikátorem toho, jak přemýšlet o čtvrté dimenzi. Matematici při popisu hranic vnímání s ohledem na dimenze často vyvolávají analogii mravence kráčejícího po kousku papíru.

Mravenec, který kráčí po povrchu papíru, může vnímat pouze dvě dimenze, ale to neznamená, že třetí dimenze neexistuje. Znamená to jen, že mravenec může přímo vidět pouze dvě dimenze a odvodit třetí dimenzi prostřednictvím uvažování o těchto dvou dimenzích. Podobně mohou lidé spekulovat o povaze čtvrté dimenze, aniž by ji přímo vnímali.

Tesseract čtyřrozměrné krychle je jedním příkladem toho, jak se trojrozměrný svět popsaný x, yaz může rozšířit do čtvrtého. Matematici, fyzici a další vědci a vědci mohou představovat vektory ve čtvrté dimenzi pomocí čtyřrozměrného vektoru, který zahrnuje další proměnné, například w.

Geometrie objektů ve čtvrté dimenzi je složitější a zahrnuje 4-polytopy, což jsou čtyřrozměrné postavy. Tyto objekty ukazují rozdíl mezi 3D a 4D obrázky.

Někteří profesionálové používají „čtvrtou dimenzi“ k označení přidání dalších efektů k formám médií, které tři dimenze nemohou pojmout. To zahrnuje „čtyřrozměrné filmy“, které mění prostředí divadla prostřednictvím teploty, vlhkosti, pohyb a cokoli jiného, ​​díky čemuž může být zážitek pohlcující, jako by šlo o simulaci virtuální reality.

Podobně výzkumníci v oblasti ultrazvuku, kteří studují trojrozměrný ultrazvuk, někdy označují „čtvrtou dimenzi“ jako ultrazvuk, který nese časově závislý aspekt, jako například jeho živý záznam. Tyto metody se spoléhají na použití času jako čtvrté dimenze. Jako takové nezohledňují čtvrtou prostorovou dimenzi, kterou ilustrují tesseracty.

Vytváření 4D tvarů se může zdát komplikované, ale existuje mnoho způsobů, jak toho dosáhnout. Abychom si vzali tesseract jako příklad, můžete vyjádřit trojrozměrnou krychli podél osy w tak, aby měla počáteční a koncový bod.

Představa této expanze vám říká, že tesseract je omezen osmi kostkami: šest z ploch původní krychle a další dva z počátečního a koncového bodu této expanze. Při bližším studiu této expanze se ukázalo, že tesseract je omezen 16 vrcholy polytopů, osmi z počáteční polohy krychle a osmi z koncové polohy.

Tesseracty jsou také často zobrazovány s variacemi ve čtvrté dimenzi uvalenými na samotnou krychli. Tyto projekce ukazují povrchy protínající se navzájem, což dělá věci v matoucím trojrozměrný svět, ale při rozlišování čtyř dimenzí od jedné se spoléhejte na svou perspektivu další.

Matematici při vytváření obrazů tesseracts berou v úvahu meze vnímání. Stejným způsobem můžete zobrazit trojrozměrný drátěný rám kostky, abyste viděli tváře na druhé straně, drátové diagramy tesseract ukazuje projekce po stranách tesseractu, které nemůžete přímo pozorovat, aniž byste je úplně odstranili Pohled.

To znamená, že rotace nebo pohyb tesseractu může odhalit tyto skryté povrchy nebo části tesseractu stejným způsobem, jakým vám rotace trojrozměrné krychle může ukázat všechny její tváře.

Jak by vypadaly bytosti nebo život ve čtyřech dimenzích, zaměstnává vědce a další profesionály po celá desetiletí. Povídka spisovatele Roberta Heinleina z roku 1940 „A postavil křivý dům“ zahrnovala vytvoření budovy ve tvaru tesseractu. Zahrnuje zemětřesení, které rozbije čtyřrozměrný dům do rozloženého stavu osmi různých kostek.

Spisovatel Cliff Pickover si představoval čtyřrozměrné bytosti, hyperbýzy, jako „tělové balónky, které se neustále mění ve velikosti“. Objevily by se tyto bytosti pro vás jako oddělené kousky masa stejným způsobem by vám dvojrozměrný svět umožnil vidět pouze průřezy a zbytky trojrozměrného světa jeden.

Čtyřrozměrná forma života mohla vidět uvnitř vás stejným způsobem, jak trojrozměrná bytost může vidět dvojrozměrnou ze všech úhlů a perspektiv.

Dalo by se popsat pozice těchto hyperbeings pomocí čtyřrozměrných souřadnic, jako například (1, 1, 1, 1). John D. Norton z katedry historie a filozofie vědy z Pittsburghské univerzity vysvětlil, že k těmto závěrům o povaze čtvrtá dimenze kladením otázek o tom, co dělá jedno-, dvourozměrné objekty a jevy takovými, jaké jsou, a extrapolací do čtvrté dimenze dimenze.

Bytost, která žila ve čtvrté dimenzi, může mít tento druh „stereovize,“ popsal Norton, aby vizualizovala čtyřrozměrné obrazy, aniž by byla omezena třemi dimenzemi. Toto omezení ukazují trojrozměrné obrazy, které se driftují společně a odděleně od sebe ve třech rozměrech.