Уявлення про світ у різній кількості вимірів змінює ваше сприйняття всього, включаючи час, простір та глибини. Перегляд фільму у форматі 3D дозволяє відчути додаткову глибину, яку ви зазвичай не зможете побачити.
Легко подумати про різницю між двома і трьома вимірами. Але що означатиме чотири виміри, не так вже й ясно. Важливо зрозуміти, що мають на увазі вчені та інші дослідники, коли вони говорять про різні виміри, щоб краще визначити різницю між трьома і чотирма вимірами.
3D проти 4D
Наш світ перебуває у трьох просторових вимірах, ширині, глибині та висоті, а четвертий вимір є тимчасовим (як у вимірі часу). Вчені та філософи задавались питанням і проводили дослідження щодо того, яким би був четвертий просторовий вимір. Оскільки ці дослідники не можуть безпосередньо спостерігати четвертий вимір, тим складніше знайти докази цього.
Щоб краще зрозуміти, яким би був четвертий вимір, ви можете уважніше розглянути, що робить тривимірний тривимірний і, слідуючи цим ідеям, міркують про те, що мав би четвертий вимір бути.
Довжина, ширина та висота складають три виміри нашого спостережуваного світу. Ви спостерігаєте ці виміри за допомогою емпіричних даних, наданих вам нашими органами чуття, такими як зір і слух. Ви можете визначити положення точок та напрямків векторів у нашому тривимірному просторі вздовж опорної точки.
Ви можете уявити цей світ як тривимірний куб, який має три просторові осі, що враховують ширину, висоту та довжину рухаючись вперед і назад, вгору і вниз, а також вліво і вправо разом з часом, розмірність, яку ви безпосередньо не спостерігаєте, але сприймати.
При порівнянні 3D проти 4D, враховуючи ці спостереження за тривимірним просторовим світом, чотиривимірний куб буде a тессеракт, об’єкт, який рухається у цих трьох вимірах, які ви сприймаєте разом із четвертим виміром, який ти не можеш.
Ці об'єкти також називаються восьмиклітинними, октахоронами, тетракубами або чотиривимірними гіперкубами, і, хоча їх неможливо безпосередньо спостерігати, їх можна сформулювати в абстрактному розумінні.
4D Тінь
Оскільки тривимірні істоти кидають тінь на двовимірну поверхню куба, це змусило дослідників припустити, що чотиривимірні об'єкти будуть кидати тривимірну тінь. З цієї причини можна спостерігати цю "тінь" у трьох ваших просторових вимірах, навіть якщо ви не можете безпосередньо спостерігати чотири виміри. Це буде 4d-тінь.
Математик Генрі Сегерман з Університету штату Оклахома створив і описав власні 4-мірні скульптури. Він використав кільця для створення об'єктів у формі додекаконтахрона, які зроблені із 120 додекаедрів, тривимірної форми з 12 гранями п'ятикутника.
Так само, як розмірний об'єкт кидає двовимірну тінь, Сегерман стверджував, що його скульптури є тривимірними тінями четвертого виміру.
Хоча ці приклади тіней не дають вам прямих способів спостерігати четвертий вимір, вони є хорошим показником того, як думати про четвертий вимір. Математики часто приводять аналогію мурахи, яка ходить по аркуші паперу, описуючи межі сприйняття щодо розмірів.
Мураха, що йде по поверхні паперу, може сприймати лише два виміри, але це не означає, що третього виміру не існує. Це просто означає, що мураха може безпосередньо побачити лише два виміри і зробити висновок про третій за допомогою міркувань про ці два виміри. Подібним чином, люди можуть міркувати про природу четвертих вимірів, не сприймаючи її безпосередньо.
Різниця між 3D та 4D зображеннями
Чотиривимірний кубовий тессеракт є одним із прикладів того, як тривимірний світ, описаний x, y та z, може перейти в четвертий. Математики, фізики та інші вчені та дослідники можуть представляти вектори четвертого виміру за допомогою чотиривимірного вектора, що включає інші змінні, такі як w.
Геометрія об’єктів четвертого виміру є більш складною, включаючи 4-багатогранники, які є чотиривимірними фігурами. Ці об’єкти показують різницю між 3D та 4D зображеннями.
Деякі професіонали використовували "четвертий вимір", посилаючись на додавання більшої кількості ефектів до засобів масової інформації, які три виміри не можуть вмістити. Сюди входять "чотиривимірні фільми", які змінюють атмосферу театру через температуру, вологість, рух та будь-що інше, що може зробити враження захоплюючим, як би це було моделювання віртуальної реальності.
Подібним чином дослідники УЗД, які вивчають тривимірне ультразвукове дослідження, іноді відносяться до "четвертого виміру" як до ультразвуку, який несе часовий аспект, як, наприклад, в прямому ефірі. Ці методи спираються на використання часу як четвертого виміру. Таким чином, вони не враховують четвертий просторовий вимір, який ілюструють тесеракти.
4D-фігури
Створення 4D-фігур може здатися складним, але існує безліч способів зробити це. Щоб взяти за приклад тессеракт, ви можете виразити тривимірний куб вздовж осі w таким чином, щоб він мав початкову і кінцеву точки.
Уявляючи, що це розширення говорить вам, що тессеракт обмежений вісьмома кубами: шість від граней вихідного куба і ще два від початкової та кінцевої точок цього розширення. Більш уважне вивчення цього розширення виявляє, що тессеракт обмежений 16 багатогранними вершинами, вісім з початкового положення куба і вісім з кінцевого положення.
Тессеракти також часто зображують із варіаціями четвертого виміру, накладеними на сам куб. Ці проекції показують поверхні, що перетинаються одна з одною, що робить речі незрозумілими тривимірний світ, але покладайтеся на свою перспективу, щоб розрізнити чотири виміри з одного інший.
Математики враховують межі сприйняття при створенні образів тессерактів. Таким же чином ви можете переглянути тривимірну дротяну рамку куба, щоб побачити грані з іншого боку, дротові схеми tesseract показує проекції сторін тессеракта, які ви не можете безпосередньо спостерігати, не видаливши їх повністю вид.
Це означає, що обертання або переміщення тессеракту може виявити ці приховані поверхні або частини тессеракту так само, як обертання тривимірного куба може показати вам усі його грані.
4-мірні істоти
Як би виглядали істоти чи життя у чотирьох вимірах, займало вчених та інших професіоналів протягом десятиліть. Оповідання письменника Роберта Хайнлейна 1940 року "І він збудував кривий дім" передбачало створення будівлі у формі тессеракта. Він включає землетрус, який розбиває чотиривимірний будинок у розгорнутому стані з восьми різних кубів.
Письменник Кліфф Піковер уявляв собі чотиривимірних істот, гіпербуття, як «повітряні кулі тілесного кольору, які постійно змінюються в розмірах». Ці істоти з’являться для вас як від’єднані шматочки плоті так само, як двовимірний світ дозволив би побачити лише перерізи та залишки тривимірного один.
Чотиривимірна форма життя могла бачити всередині вас так само, як тривимірна істота може бачити двовимірну з усіх кутів та перспектив.
Ви можете описати положення цих гіпербудів за допомогою чотиривимірних координат, таких як (1, 1, 1, 1). Джон Д. Нортон з кафедри історії та філософії Пітсбургського університету пояснив, що ви можете дійти таких висновків щодо природи четвертий вимір, задаючи питання про те, що робить одно-, дво- і тривимірні об'єкти та явища такими, якими вони є, і екстраполюючи у четвертий розмірність.
Істота, яка мешкала у четвертому вимірі, може мати такий своєрідний "стереозір", - описав Нортон, - для візуалізації чотиривимірних зображень, не обмежуючись трьома вимірами. Тривимірні зображення, які дрейфують разом і один від одного в трьох вимірах, демонструють це обмеження.