Представление мира в разном количестве измерений меняет то, как вы воспринимаете все, включая время, пространство и глубины. Просмотр фильма в 3D позволяет вам ощутить дополнительную глубину, которую вы обычно не видите.
Легко представить себе разницу между двумя измерениями и тремя измерениями. Но что повлечет за собой четыре измерения, не так ясно. Важно понимать, что имеют в виду ученые и другие исследователи, когда говорят о разных измерениях, чтобы лучше определить различия между тремя и четырьмя измерениями.
3D vs. 4D
Наш мир имеет три пространственных измерения: ширину, глубину и высоту, с четвертым измерением, которое является временным (например, измерением времени). Ученые и философы задавались вопросом и проводили исследования о том, каким будет четвертое пространственное измерение. Поскольку эти исследователи не могут напрямую наблюдать четвертое измерение, тем труднее найти доказательства этого.
Чтобы лучше понять, на что было бы похоже четвертое измерение, вы можете поближе взглянуть на то, что делает Трехмерное трехмерное и, следуя этим идеям, рассуждать о том, что четвертое измерение могло бы быть.
Длина, ширина и высота составляют три измерения нашего наблюдаемого мира. Вы наблюдаете эти измерения с помощью эмпирических данных, данных вам нашими органами чувств, такими как зрение и слух. Вы можете определять положения точек и направления векторов в нашем трехмерном пространстве вдоль опорной точки.
Вы можете представить этот мир как трехмерный куб с тремя пространственными осями, которые учитывают ширину, высоту и длину. движение вперед и назад, вверх и вниз, влево и вправо вместе со временем, измерение, которое вы не наблюдаете напрямую, но понимать.
При сравнении 3D vs. 4D, учитывая эти наблюдения трехмерного пространственного мира, четырехмерный куб был бы tesseract, объект, который движется в этих трех измерениях, который вы воспринимаете вместе с четвертым измерением, которое ты не можешь.
Эти объекты также называют восьмиъячеечными, октахоронами, тетракубами или четырехмерными гиперкубами, и, хотя их нельзя непосредственно наблюдать, их можно сформулировать в абстрактном смысле.
4D Тень
Поскольку трехмерные существа отбрасывают тень на двумерную поверхность куба, это заставило исследователей предположить, что четырехмерные объекты будут отбрасывать трехмерную тень. По этой причине эту «тень» можно наблюдать в трех пространственных измерениях, даже если вы не можете непосредственно наблюдать четыре измерения. Это будет 4d тень.
Математик Генри Сегерман из Университета штата Оклахома создал и описал свои собственные четырехмерные скульптуры. Он использовал кольца для создания объектов в форме додекаконтахрона, которые состоят из 120 додекаэдров, трехмерной формы с 12 гранями пятиугольника.
Точно так же, как трехмерный объект отбрасывает двумерную тень, Сегерман утверждал, что его скульптуры - трехмерные тени четвертого измерения.
Хотя эти примеры теней не дают вам прямых способов наблюдения за четвертым измерением, они являются хорошим индикатором того, как думать о четвертом измерении. Математики часто прибегают к аналогии с муравьем, идущим по листу бумаги, описывая пределы восприятия по отношению к измерениям.
Муравей, идущий по поверхности бумаги, может воспринимать только два измерения, но это не значит, что третьего измерения не существует. Это просто означает, что муравей может непосредственно видеть только два измерения и делать вывод о третьем измерении, рассуждая об этих двух измерениях. Точно так же люди могут размышлять о природе четвертого измерения, не воспринимая его напрямую.
Разница между 3D и 4D изображениями
Четырехмерный кубический тессеракт - один из примеров того, как трехмерный мир, описываемый x, y и z, может расширяться в четвертый. Математики, физики и другие ученые и исследователи могут представлять векторы в четвертом измерении, используя четырехмерный вектор, который включает другие переменные, такие как w.
Геометрия объектов в четвертом измерении более сложна, они включают 4-многогранники, которые являются четырехмерными фигурами. Эти объекты показывают разницу между 3D и 4D изображениями.
Некоторые профессионалы использовали «четвертое измерение» для обозначения добавления дополнительных эффектов к формам медиа, которые не могут вместить три измерения. Сюда входят «четырехмерные фильмы», которые изменяют атмосферу в кинотеатре за счет температуры, влажности и т. Д. движение и все остальное, что может сделать процесс захватывающим, как если бы это была симуляция виртуальной реальности.
Точно так же исследователи ультразвука, изучающие трехмерный ультразвук, иногда называют «четвертое измерение» как ультразвук, который несет в себе аспект, зависящий от времени, как, например, его запись в реальном времени. Эти методы основаны на использовании времени как четвертого измерения. Таким образом, они не учитывают четвертое пространственное измерение, которое иллюстрируют тессеракты.
4D формы
Создание 4D-форм может показаться сложным, но есть много способов сделать это. Чтобы взять тессеракт в качестве примера, вы можете выразить трехмерный куб вдоль оси w так, чтобы он имел начальную и конечную точки.
Представив это расширение, вы узнаете, что тессеракт ограничен восемью кубами: шесть от граней исходного куба и еще два от начальной и конечной точек этого расширения. При более внимательном изучении этого расширения выясняется, что тессеракт ограничен 16 вершинами многогранника, восемь из которых находятся в начальной позиции куба и восемь - в конечной позиции.
Тессеракты также часто изображаются с вариациями четвертого измерения, наложенными на сам куб. Эти проекции показывают пересекающиеся друг с другом поверхности, что сбивает с толку трехмерный мир, но полагайтесь на свою точку зрения в различении четырех измерений из одного Другой.
Математики принимают во внимание пределы восприятия при создании изображений тессерактов. Таким же образом вы можете просмотреть трехмерный каркас куба, чтобы увидеть грани на другой стороне, схемы проводов куба. tesseract показывает проекции сторон тессеракта, которые вы не можете наблюдать напрямую, не удалив их полностью. Посмотреть.
Это означает, что вращение или перемещение тессеракта может выявить эти скрытые поверхности или части тессеракта так же, как вращение трехмерного куба может показать вам все его грани.
4-х мерные существа
То, как существа или жизнь будут выглядеть в четырех измерениях, десятилетиями занимало ученых и других специалистов. В рассказе писателя Роберта Хайнлайна 1940 года «И он построил кривый дом» было создано здание в форме тессеракта. Он включает в себя землетрясение, которое разрушает четырехмерный дом до состояния восьми различных кубов.
Писатель Клифф Пиковер представлял четырехмерных существ, гиперсуществ, как «воздушные шары телесного цвета, постоянно меняющиеся в размерах». Эти существа появятся для вас, как для отдельных кусков плоти, точно так же, как в двухмерном мире вы могли бы видеть только поперечные сечения и остатки трехмерного один.
Четырехмерная форма жизни могла видеть внутри вас так же, как трехмерное существо может видеть двухмерное со всех углов и точек зрения.
Вы можете описать положения этих гиперсуществ, используя четырехмерные координаты, такие как (1, 1, 1, 1). Джон Д. Нортон с факультета истории и философии науки Университета Питтсбурга объяснил, что вы можете прийти к этим выводам относительно природы четвертое измерение, задавая вопросы о том, что делает одно-, двух- и трехмерные объекты и явления такими, какие они есть, и экстраполируя в четвертое измерение.
Существо, живущее в четвертом измерении, может иметь такого рода «стереозрение», как описал Нортон, для визуализации четырехмерных изображений, не ограничиваясь тремя измерениями. Трехмерные изображения, которые дрейфуют вместе и друг от друга в трех измерениях, демонстрируют это ограничение.