Περιεχόμενο
Η φαντασία του κόσμου σε διάφορους αριθμούς διαστάσεων αλλάζει πώς αντιλαμβανόμαστε τα πάντα, συμπεριλαμβανομένου του χρόνου, του χώρου και του βάθους. Η παρακολούθηση μιας ταινίας σε 3D σας επιτρέπει να βιώσετε ένα πρόσθετο βάθος που κανονικά δεν θα μπορούσατε να δείτε.
Είναι εύκολο να σκεφτείς για τη διαφορά μεταξύ δύο διαστάσεων και τριών διαστάσεων. Αλλά τι τέσσερις διαστάσεις θα συνεπαγόταν δεν είναι τόσο σαφής. Είναι σημαντικό να καταλάβουμε τι λένε οι επιστήμονες και οι άλλοι ερευνητές όταν μιλάνε για διαφορετικές διαστάσεις για να προσδιορίσουν καλύτερα τις διαφορές μεταξύ τριών διαστάσεων και τεσσάρων διαστάσεων.
3D vs. 4D
Ο κόσμος μας έχει τρεις χωρικές διαστάσεις, πλάτος, βάθος και ύψος, με μια τέταρτη διάσταση η οποία είναι χρονική (όπως και στη διάσταση του χρόνου). Οι επιστήμονες και οι φιλόσοφοι αναρωτήθηκαν και διεξήγαγαν έρευνα για το τι θα ήταν μια τέταρτη χωρική διάσταση. Επειδή αυτοί οι ερευνητές δεν μπορούν να παρατηρήσουν άμεσα μια τέταρτη διάσταση, είναι ακόμη πιο δύσκολο να βρεθούν ενδείξεις γι 'αυτό.
Για να καταλάβουμε καλύτερα ποια θα είναι η τέταρτη διάσταση, μπορείτε να ρίξετε μια πιο προσεκτική ματιά σε αυτό που κάνει τις τρεις διαστάσεις τρισδιάστατες και, ακολουθώντας αυτές τις ιδέες, εικασίες για το τι θα μπορούσε να είναι μια τέταρτη διάσταση.
Το μήκος, το πλάτος και το ύψος αποτελούν τις τρεις διαστάσεις του παρατηρούμενου κόσμου μας. Παρατηρείτε αυτές τις διαστάσεις μέσα από τα εμπειρικά δεδομένα που σας δίνουν οι αισθήσεις μας όπως το όραμα και η ακοή. Μπορείτε να προσδιορίσετε τις θέσεις σημείων και κατευθύνσεων των διανυσμάτων στον τρισδιάστατο χώρο μας κατά μήκος ενός σημείου αναφοράς.
Μπορείτε να φανταστείτε αυτόν τον κόσμο ως έναν τρισδιάστατο κύβο που έχει τρεις χωρικούς άξονες που αντιστοιχούν στο πλάτος, το ύψος και το μήκος που κινούνται προς τα εμπρός και προς τα πίσω, πάνω-κάτω και αριστερά και δεξιά παράλληλα με το χρόνο, μια διάσταση που δεν παρατηρείτε αλλά αντιλαμβάνεστε.
Όταν συγκρίνουμε το 3D vs. 4D, λαμβάνοντας υπόψη αυτές τις παρατηρήσεις του τρισδιάστατου χωρικού κόσμου, ένας τετραδιάστατος κύβος θα είναι ένα τεσσέρκτο, ένα αντικείμενο που κινείται σε αυτές τις τρεις διαστάσεις που αντιλαμβάνεστε παράλληλα με μια τέταρτη διάσταση που λοξοτομείτε.
Αυτά τα αντικείμενα ονομάζονται επίσης οκτακύτταρα, οκταχώρια, τετρακόνικα ή τετραδιάστατα υπερκύβια και, αν και δεν μπορούν να παρατηρηθούν άμεσα, μπορούν να συνταχθούν με αφηρημένη έννοια.
4D σκιά
Επειδή τα τρισδιάστατα όντα σκιάζουν τη δισδιάστατη επιφάνεια του κύβου, αυτό έχει οδηγήσει τους ερευνητές να υποθέσουν ότι τεσσάρων διαστάσεων αντικείμενα θα έριχναν μια τρισδιάστατη σκιά. Για το λόγο αυτό, είναι δυνατόν να παρατηρήσετε αυτήν την "σκιά" στις τρεις χωρικές διαστάσεις σας, ακόμη και αν δεν μπορείτε να παρατηρήσετε απευθείας τέσσερις διαστάσεις. Αυτό θα ήταν μια σκιά 4δ.
Ο μαθηματικός Henry Segerman του κρατικού πανεπιστημίου της Οκλαχόμα δημιούργησε και περιέγραψε τα δικά του τετράγωνα γλυπτά. Έχει χρησιμοποιήσει δακτυλίους για να δημιουργήσει δωδεκακονακτάνια αντικείμενα τα οποία είναι φτιαγμένα από 120 δωδεκάεδρα, ένα τρισδιάστατο σχήμα με 12 πεντάγωνο πρόσωπα.
Με τον ίδιο τρόπο που ένα διαστασιακό αντικείμενο μετατοπίζει μια δισδιάστατη σκιά, ο Segerman υποστήριξε ότι τα γλυπτά του είναι τρισδιάστατες σκιές της τέταρτης διάστασης.
Αν και αυτά τα παραδείγματα σκιών δεν σας δίνουν άμεσους τρόπους να παρατηρήσετε την τέταρτη διάσταση, είναι ένας καλός δείκτης για το πώς να σκεφτείτε την τέταρτη διάσταση. Οι μαθηματικοί αναδεικνύουν συχνά την αναλογία ενός μυρμηγκιού που περπατά σε ένα κομμάτι χαρτί περιγράφοντας τα όρια της αντίληψης σε σχέση με τις διαστάσεις.
Ένα μυρμήγκι περπατώντας στην επιφάνεια ενός χαρτιού μπορεί να αντιληφθεί μόνο δύο διαστάσεις, αλλά αυτό does not σημαίνει ότι η τρίτη διάσταση δεν υπάρχει. Απλά σημαίνει ότι το μυρμήγκι μπορεί να δει απευθείας δύο διαστάσεις και να συναγάγει μια τρίτη διάσταση μέσω της συλλογιστικής για αυτές τις δύο διαστάσεις. Ομοίως, οι άνθρωποι μπορούν να εικάζουν για τη φύση των τέταρτων διαστάσεων χωρίς να το αντιλαμβάνονται άμεσα.
Διαφορά μεταξύ εικόνων 3D και 4D
Το τετράμετρο τεσσάρων κύβων είναι ένα παράδειγμα του πώς ο τρισδιάστατος κόσμος που περιγράφεται από τα x, y και z μπορεί να επεκταθεί σε ένα τέταρτο. Οι μαθηματικοί, οι φυσικοί και άλλοι επιστήμονες και ερευνητές μπορούν να αντιπροσωπεύουν φορείς στην τέταρτη διάσταση χρησιμοποιώντας ένα τετραδιάστατο διάνυσμα που περιλαμβάνει άλλες μεταβλητές όπως το w.
Η γεωμετρία αντικειμένων στην τέταρτη διάσταση είναι πιο περίπλοκη που περιλαμβάνουν 4-πολυτόπους, οι οποίοι είναι τετραδιάστατοι αριθμοί. Αυτά τα αντικείμενα δείχνουν τη διαφορά μεταξύ των εικόνων 3D και 4D.
Ορισμένοι επαγγελματίες χρησιμοποίησαν την "τέταρτη διάσταση" για να αναφερθούν στην προσθήκη περισσότερων επιδράσεων σε μορφές μέσων που φιλοξενούν τρεις διαστάσεις. Αυτό περιλαμβάνει τις "τετραδιάστατες ταινίες" που αλλάζουν την ατμόσφαιρα του θεάτρου μέσω της θερμοκρασίας, της υγρασίας, της κίνησης και οτιδήποτε άλλο μπορεί να κάνει την εμπειρία πλούσια σαν να ήταν μια προσομοίωση εικονικής πραγματικότητας.
Ομοίως, οι ερευνητές υπερήχων που μελετούν τρισδιάστατο υπερηχογράφημα μερικές φορές αναφέρονται στην «τέταρτη διάσταση» ως υπερηχογράφημα που φέρει μια χρονικά εξαρτώμενη όψη, όπως σε μια ζωντανή καταγραφή της. Αυτές οι μέθοδοι βασίζονται στη χρήση του χρόνου ως την τέταρτη διάσταση. Ως εκ τούτου, δεν συνειδητοποιούν την τέταρτη χωρική διάσταση που απεικονίζουν τα τεστοκερά.
4D Σχήματα
Η δημιουργία 4D σχημάτων μπορεί να φαίνεται περίπλοκη, αλλά υπάρχουν πολλοί τρόποι να το κάνετε αυτό. Για να πάρετε το tesseract ως παράδειγμα, μπορείτε να εκφράσετε έναν τρισδιάστατο κύβο κατά μήκος του άξονα w έτσι ώστε να έχει ένα σημείο έναρξης και ένα τελικό σημείο.
Η φαντασίωση αυτής της επέκτασης σας λέει ότι ο τεσσάρων είναι περιορισμένος από οκτώ κύβους: έξι από τα πρόσωπα του αρχικού κύβου και δύο ακόμα από τα αρχικά και τελικά σημεία αυτής της επέκτασης. Μελετώντας αυτή την επέκταση αποκαλύπτεται περισσότερο ότι το tesseract περιορίζεται από 16 κορυφές polytope, οκτώ από την αρχική θέση του κύβου και οκτώ από τη θέση τερματισμού.
Οι τεχνητές επιφάνειες επίσης συχνά απεικονίζονται με τις παραλλαγές στην τέταρτη διάσταση που επιβάλλονται στον ίδιο τον κύβο. Αυτές οι προβολές δείχνουν τις επιφάνειες που διασταυρώνονται η μία με την άλλη, γεγονός που καθιστά τα πράγματα συγκεχυμένα στον τρισδιάστατο κόσμο, αλλά βασίζονται στην προοπτική σας για να διακρίνουμε τις τέσσερις διαστάσεις μεταξύ τους.
Οι μαθηματικοί λαμβάνουν υπόψη τα όρια της αντίληψης στη δημιουργία εικόνων των τεσσάρων. Με τον ίδιο τρόπο μπορείτε να δείτε το τρισδιάστατο σύρμα πλαισίου ενός κύβου για να δείτε τα πρόσωπα στην άλλη πλευρά, τα διαγράμματα σύρματος ενός tesseract δείχνουν τις προβολές των πλευρών του tesseract που μπορείτε να παρατηρήσετε άμεσα χωρίς να τους αφαιρέσετε εντελώς από την άποψη.
Αυτό σημαίνει ότι η περιστροφή ή η μετακίνηση του tesseract μπορεί να αποκαλύψει αυτές τις κρυφές επιφάνειες ή μέρη του tesseract με τον ίδιο τρόπο που περιστρέφεται ένας τρισδιάστατος κύβος μπορεί να σας δείξει όλα τα πρόσωπά του.
4-διαστάσεων όντα
Ποια όντα ή ζωή θα μοιάζουν σε τέσσερις διαστάσεις έχει καταλάβει επιστήμονες και άλλους επαγγελματίες εδώ και δεκαετίες. Ο συγγραφέας Robert Heinleins 1940 σύντομη ιστορία "Και χτίστηκε ένα κροσσωμένο σπίτι" εμπλέκονται δημιουργώντας ένα κτήριο με τη μορφή ενός τεσσάρων. Περιλαμβάνει έναν σεισμό που καταστρέφει το τετραδιάστατο σπίτι σε μια ξεδιπλωμένη κατάσταση οκτώ διαφορετικών κύβων.
Ο συγγραφέας Cliff Pickover φαντάστησε τετραδιάστατα όντα, hyperbeings, ως "μπαλόνια σάρκας χρώματος που αλλάζουν διαρκώς σε μέγεθος". Αυτά τα όντα θα φαινόταν σε σας ως αποσυνδεδεμένα κομμάτια σάρκας με τον ίδιο τρόπο που ένας δισδιάστατος κόσμος θα σας επιτρέψει να δείτε μόνο διατομές και υπολείμματα τρισδιάστατου.
Η τετραδιάστατη μορφή ζωής θα μπορούσε να δει μέσα σας με τον ίδιο τρόπο που μια τρισδιάστατη οντότητα μπορεί να δει μια δισδιάστατη από όλες τις γωνίες και τις προοπτικές.
Θα μπορούσατε να περιγράψετε τις θέσεις αυτών των hyperbeings χρησιμοποιώντας τετραδιάστατες συντεταγμένες όπως (1, 1, 1, 1). Ο John D. Norton του Τμήματος Ιστορίας και Φιλοσοφίας της Επιστήμης του Πανεπιστημίου του Pittsburgh εξήγησε ότι μπορείτε να φτάσετε σε αυτά τα συμπεράσματα σχετικά με τη φύση της τέταρτης διάστασης θέτοντας ερωτήματα σχετικά με το τι καθιστά τα αντικείμενα, τα δύο και τα τρισδιάστατα αντικείμενα και τα φαινόμενα είναι και εξάπλωση σε μια τέταρτη διάσταση.
Μια οντότητα που ζούσε στην τέταρτη διάσταση μπορεί να έχει αυτό το είδος "στερεοτύπου", όπως περιγράφεται από τον Norton, να απεικονίσει τετραδιάστατες εικόνες χωρίς να περιορίζεται από τις τρεις διαστάσεις. Τρισδιάστατες εικόνες που μετακινούνται μαζί και ξεχωριστά μεταξύ τους σε τρεις διαστάσεις δείχνουν αυτόν τον περιορισμό.