Immaginare il mondo in un numero diverso di dimensioni cambia il modo in cui percepisci tutto, inclusi tempo, spazio e profondità. Guardare un film in 3D ti consente di sperimentare una profondità aggiuntiva che normalmente non saresti in grado di vedere.
È facile pensare alla differenza tra due dimensioni e tre dimensioni. Ma cosa implicherebbero le quattro dimensioni non è così chiaro. È importante capire cosa intendono gli scienziati e gli altri ricercatori quando parlano di dimensioni diverse per determinare meglio le differenze tra tre e quattro dimensioni.
3D contro 4D
Il nostro mondo è in tre dimensioni spaziali, larghezza, profondità e altezza, con una quarta dimensione che è temporale (come nella dimensione del tempo). Scienziati e filosofi si sono chiesti e hanno condotto ricerche su quale sarebbe una quarta dimensione spaziale. Poiché questi ricercatori non possono osservare direttamente una quarta dimensione, è ancora più difficile trovarne le prove.
Per capire meglio come sarebbe una quarta dimensione, puoi dare un'occhiata più da vicino a cosa rende tre dimensioni tridimensionali e, seguendo queste idee, speculare su cosa sarebbe una quarta dimensione essere.
Lunghezza, larghezza e altezza costituiscono le tre dimensioni del nostro mondo osservabile. Tu osservi queste dimensioni attraverso i dati empirici forniti dai nostri sensi come la vista e l'udito. Puoi determinare le posizioni dei punti e le direzioni dei vettori nel nostro spazio tridimensionale lungo un punto di riferimento.
Puoi immaginare questo mondo come un cubo tridimensionale che ha tre assi spaziali che rappresentano larghezza, altezza e lunghezza muovendosi avanti e indietro, su e giù, a sinistra e a destra insieme al tempo, una dimensione che non osservi direttamente ma che percepire.
Quando si confrontano 3D e 4D, date queste osservazioni del mondo spaziale tridimensionale, un cubo quadridimensionale sarebbe a tesseract, un oggetto che si muove in queste tre dimensioni che percepisci accanto a una quarta dimensione che non puoi.
Questi oggetti sono anche chiamati otto celle, ottachoron, tetracubi o ipercubi quadridimensionali e, sebbene non possano essere osservati direttamente, possono essere formulati in senso astratto.
Ombra 4D
Poiché gli esseri tridimensionali proiettano un'ombra sulla superficie bidimensionale del cubo, ciò ha portato i ricercatori a ipotizzare che gli oggetti quadridimensionali proietterebbero un'ombra tridimensionale. Per questo motivo, è possibile osservare questa "ombra" nelle tue tre dimensioni spaziali anche se non puoi osservare direttamente le quattro dimensioni. Questa sarebbe un'ombra 4d.
Il matematico Henry Segerman dell'Oklahoma State University ha creato e descritto le sue sculture quadridimensionali. Ha usato anelli per creare oggetti a forma di dodecacontachron che sono fatti di 120 dodecaedri, una forma tridimensionale con 12 facce pentagonali.
Allo stesso modo in cui un oggetto dimensionale proietta un'ombra bidimensionale, Segerman ha sostenuto che le sue sculture sono ombre tridimensionali della quarta dimensione.
Sebbene questi esempi di ombre non ti forniscano modi diretti di osservare la quarta dimensione, sono un buon indicatore di come pensare alla quarta dimensione. I matematici spesso evocano l'analogia di una formica che cammina su un pezzo di carta nel descrivere i limiti della percezione rispetto alle dimensioni.
Una formica che cammina sulla superficie di un foglio può percepire solo due dimensioni, ma questo non significa che la terza dimensione non esista. Significa solo che la formica può solo vedere direttamente due dimensioni e dedurre una terza dimensione attraverso il ragionamento su queste due dimensioni. Allo stesso modo, gli umani possono speculare sulla natura della quarta dimensione senza percepirla direttamente.
Differenza tra immagini 3D e 4D
Il cubo quadridimensionale tesseract è un esempio di come il mondo tridimensionale descritto da x, yez può estendersi in un quarto. Matematici, fisici e altri scienziati e ricercatori possono rappresentare vettori nella quarta dimensione utilizzando un vettore quadridimensionale che include altre variabili come w.
La geometria degli oggetti nella quarta dimensione è più complessa e include 4-politopi, che sono figure quadridimensionali. Questi oggetti mostrano la differenza tra le immagini 3D e 4D.
Alcuni professionisti hanno usato la "quarta dimensione" per riferirsi all'aggiunta di più effetti a forme di media che tre dimensioni non possono ospitare. Ciò include "film quadridimensionali" che cambiano l'atmosfera del teatro attraverso la temperatura, l'umidità, movimento e quant'altro possa rendere l'esperienza immersiva come se fosse una simulazione di realtà virtuale.
Allo stesso modo, i ricercatori di ultrasuoni che studiano gli ultrasuoni tridimensionali a volte si riferiscono alla "quarta dimensione" come ultrasuoni che hanno un aspetto dipendente dal tempo, come in una registrazione dal vivo. Questi metodi si basano sull'utilizzo del tempo come quarta dimensione. In quanto tali, non tengono conto della quarta dimensione spaziale illustrata dai tesseract.
Forme 4D
La creazione di forme 4D può sembrare complicata, ma ci sono molti modi per farlo. Per prendere il tesseract come esempio, puoi esprimere un cubo tridimensionale lungo l'asse w in modo tale che abbia un punto iniziale e un punto finale.
Immaginare questa espansione ti dice che il tesseract è vincolato da otto cubi: sei dalle facce del cubo originale e altri due dai punti iniziale e finale di questa espansione. Studiare più da vicino questa espansione rivela che il tesseract è vincolato da 16 vertici politopi, otto dalla posizione iniziale del cubo e otto dalla posizione finale.
I Tesseract sono anche spesso ritratti con le variazioni nella quarta dimensione imposte al cubo stesso. Queste proiezioni mostrano le superfici che si intersecano l'una con l'altra, il che rende le cose confuse nel mondo tridimensionale, ma affidati alla tua prospettiva nel discernere le quattro dimensioni da una un altro.
I matematici tengono conto dei limiti della percezione nella creazione di immagini di tesseract. Allo stesso modo è possibile visualizzare il wireframe tridimensionale di un cubo per vedere le facce dall'altra parte, gli schemi elettrici di un tesseract mostra le proiezioni dei lati del tesseract che non puoi osservare direttamente senza rimuoverle completamente da Visualizza.
Ciò significa che ruotare o spostare il tesseract può rivelare queste superfici nascoste o parti del tesseract allo stesso modo in cui la rotazione di un cubo tridimensionale può mostrarti tutte le sue facce.
esseri a 4 dimensioni
Come sarebbero gli esseri o la vita in quattro dimensioni ha occupato per decenni scienziati e altri professionisti. Il racconto del 1940 dello scrittore Robert Heinlein "E ha costruito una casa storta" prevedeva la creazione di un edificio a forma di tesseract. Si tratta di un terremoto che manda in frantumi la casa quadridimensionale in uno stato dispiegato di otto cubi diversi.
Lo scrittore Cliff Pickover ha immaginato esseri quadridimensionali, iperesseri, come "palloncini color carne che cambiano costantemente di dimensioni". Questi esseri apparirebbero a te come pezzi di carne sconnessi allo stesso modo in cui un mondo bidimensionale ti farebbe vedere solo sezioni trasversali e resti di un uno.
La forma di vita quadridimensionale potrebbe vedere dentro di te allo stesso modo in cui un essere tridimensionale può vederne uno bidimensionale da tutti gli angoli e prospettive.
Potresti descrivere le posizioni di questi iperesseri usando coordinate quadridimensionali come (1, 1, 1, 1). Giovanni D. Norton del dipartimento di storia e filosofia della scienza dell'Università di Pittsburgh ha spiegato che si può arrivare a queste conclusioni sulla natura del quarta dimensione ponendo domande su ciò che rende gli oggetti e i fenomeni uni, bidimensionali e tridimensionali nel modo in cui sono ed estrapolandoli in una quarta dimensione dimensione.
Un essere che viveva nella quarta dimensione può avere questa sorta di "stereovisione", ha descritto Norton, per visualizzare immagini quadridimensionali senza essere vincolato dalle tre dimensioni. Le immagini tridimensionali che si allontanano l'una dall'altra nelle tre dimensioni mostrano questa limitazione.