At forestille sig verden i forskellige antal dimensioner ændrer, hvordan du opfatter alt inklusive tid, rum og dybder. At se en film i 3D giver dig mulighed for at opleve en ekstra dybde, som du normalt ikke kunne se.
Det er let at tænke på forskellen mellem to dimensioner og tre dimensioner. Men hvad fire dimensioner ville medføre, er ikke så klart. Det er vigtigt at forstå, hvad forskere og andre forskere mener, når de taler om forskellige dimensioner for bedre at bestemme forskellene mellem tre dimensioner og fire dimensioner.
3D vs. 4D
Vores verden har tre rumlige dimensioner, bredde, dybde og højde, med en fjerde dimension, der er tidsmæssig (som i, tidsdimensionen). Forskere og filosoffer har undret sig over og udført forskning i, hvad en fjerde rumlig dimension ville være. Fordi disse forskere ikke direkte kan observere en fjerde dimension, er det desto sværere at finde bevis for det.
For bedre at forstå, hvordan en fjerde dimension ville være, kan du se nærmere på, hvad der skaber tre dimensioner tredimensionelle og efter disse ideer spekulere i, hvad en fjerde dimension ville være.
Længde, bredde og højde udgør de tre dimensioner i vores observerbare verden. Du observerer disse dimensioner gennem de empiriske data, du får af vores sanser som syn og hørelse. Du kan bestemme positionerne for punkter og retninger for vektorer i vores tredimensionelle rum langs et referencepunkt.
Du kan forestille dig denne verden som en tredimensionel terning, der har tre rumlige akser, der tegner sig for bredde, højde og længde bevæger sig fremad og bagud, op og ned og venstre og højre ved siden af tiden, en dimension, som du ikke direkte observerer, men erkende.
Når man sammenligner 3D vs. 4D, givet disse observationer af den tredimensionelle rumlige verden, ville en firedimensionel terning være en tesseract, et objekt, der bevæger sig i disse tre dimensioner, som du opfatter sammen med en fjerde dimension, der du kan ikke.
Disse objekter kaldes også otte-celler, octachoroner, tetracubes eller fire-dimensionelle hypercubes, og selvom de ikke kan observeres direkte, kan de formuleres i en abstrakt forstand.
4D skygge
Fordi tredimensionelle væsener kaster en skygge på terningens to-dimensionelle overflade, har dette ført forskere til at spekulere i, at firedimensionelle objekter ville kaste en tredimensionel skygge. Af denne grund er det muligt at observere denne "skygge" i dine tre rumlige dimensioner, selvom du ikke direkte kan observere fire dimensioner. Dette ville være en 4d skygge.
Matematiker Henry Segerman fra Oklahoma State University har skabt og beskrevet sine egne 4-dimensionelle skulpturer. Han har brugt ringe til at skabe dodecacontachron-formede genstande, der er lavet af 120 dodecahedra, en tredimensionel form med 12 femkantede ansigter.
På samme måde som et dimensionelt objekt kaster en todimensionel skygge, har Segerman hævdet, at hans skulpturer er tredimensionelle skygger af den fjerde dimension.
Selvom disse eksempler på skygger ikke giver dig direkte måder at observere den fjerde dimension på, er de en god indikator for, hvordan man tænker på den fjerde dimension. Matematikere frembringer ofte analogien med en myre, der går på et stykke papir, og beskriver grænserne for opfattelse med hensyn til dimensioner.
En myre, der går på papirets overflade, kan kun opfatte to dimensioner, men det betyder ikke, at den tredje dimension ikke eksisterer. Det betyder bare, at myren kun kan se to dimensioner direkte og udlede en tredje dimension gennem ræsonnement om disse to dimensioner. På samme måde kan mennesker spekulere i karakteren af de fjerde dimensioner uden direkte at opfatte det.
Forskellen mellem 3D og 4D-billeder
Den firedimensionale terningstesserakt er et eksempel på, hvordan den tredimensionelle verden beskrevet af x, y og z kan strække sig til en fjerde. Matematikere, fysikere og andre forskere og forskere kan repræsentere vektorer i den fjerde dimension ved hjælp af en firedimensionel vektor, der inkluderer andre variabler som w.
Objektenes geometri i den fjerde dimension er mere kompleks, der inkluderer 4-polytoper, som er fire-dimensionelle figurer. Disse objekter viser forskellen mellem 3D- og 4D-billeder.
Nogle fagfolk har brugt den "fjerde dimension" til at henvise til at tilføje flere effekter til medier, som tre dimensioner ikke kan rumme. Dette inkluderer "fire-dimensionelle film", der ændrer teatrets atmosfære gennem temperatur, fugtighed, bevægelse og alt andet, der kan gøre oplevelsen nedslående, som om det var en virtual reality-simulering.
Tilsvarende refererer ultralydsforskere, der studerer tredimensionel ultralyd, undertiden til den "fjerde dimension" som ultralyd, der bærer et tidsafhængigt aspekt, som i, en liveoptagelse af den. Disse metoder er afhængige af at bruge tid som den fjerde dimension. Som sådan tegner de sig ikke for den fjerde rumlige dimension, som tesserakter illustrerer.
4D-figurer
Oprettelse af 4D-figurer kan virke kompliceret, men der er mange måder at gøre det på. For at tage tesserakten som et eksempel kan du udtrykke en tredimensionel terning langs w-aksen, så den har et startpunkt og et slutpunkt.
At forestille sig denne udvidelse fortæller dig, at tesseract er begrænset af otte terninger: seks fra ansigterne på den oprindelige terning og to mere fra start- og slutpunkterne for denne udvidelse. At studere denne udvidelse nærmere afslører, at tesseract er begrænset af 16 polytop-hjørner, otte fra terningens startposition og otte fra slutpositionen.
Tesserakter portrætteres ofte med variationerne i den fjerde dimension, der pålægges selve terningen. Disse fremspring viser overfladerne, der skærer hinanden, hvilket gør tingene forvirrende i tredimensionel verden, men stol på dit perspektiv i at skelne de fire dimensioner fra en en anden.
Matematikere tager højde for opfattelsens grænser ved oprettelse af billeder af tesserakter. På samme måde kan du se den tredimensionale trådramme på en terning for at se ansigterne på den anden side, tråddiagrammerne for en tesseract viser fremspringene på siderne af tesseracten, som du ikke direkte kan observere uden at fjerne dem helt fra udsigt.
Det betyder, at drejning eller bevægelse af tesseract kan afsløre disse skjulte overflader eller dele af tesseract på samme måde, som rotation af en tredimensionel terning kan vise dig alle dens ansigter.
4-dimensionelle væsener
Hvordan væsener eller liv ville se ud i fire dimensioner har optaget forskere og andre fagfolk i årtier. Forfatter Robert Heinleins novelle fra 1940 ”Og han byggede et skævt hus” involverede oprettelse af en bygning i form af en tesserakt. Det involverer et jordskælv, der knuser det firedimensionelle hus i en udfoldet tilstand med otte forskellige terninger.
Forfatter Cliff Pickover forestillede sig fire-dimensionelle væsener, hyperbeings, som "kødfarvede balloner, der konstant ændrede sig i størrelse." Disse væsener ville dukke op til dig som frakoblede stykker kød på samme måde som en todimensional verden kun ville lade dig se tværsnit og rester af en tredimensionel en.
Den firedimensionale livsform kunne se inde i dig på samme måde som et tredimensionelt væsen kan se et todimensionalt fra alle vinkler og perspektiver.
Du kan beskrive placeringen af disse hyperbejinger ved hjælp af fire-dimensionelle koordinater som (1, 1, 1, 1). John D. Norton fra University of Pittsburghs afdeling for historie og videnskabsteori forklarede, at du kan nå frem til disse konklusioner om arten af fjerde dimension ved at stille spørgsmål om, hvad der gør en-, to- og tredimensionelle objekter og fænomener, som de er, og ekstrapolerer til en fjerde dimension.
Et væsen, der levede i den fjerde dimension, kan have denne slags "stereovision", beskrevet Norton, for at visualisere firedimensionelle billeder uden at blive begrænset af de tre dimensioner. Tredimensionelle billeder, der driver sammen og adskilt fra hinanden i tre dimensioner, viser denne begrænsning.