Indhold
At forestille sig verden i forskellige antal dimensioner ændrer, hvordan man opfatter alt inklusive tid, rum og dybder. Når du ser en film i 3D, kan du 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 tydeligt. 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 er i tre rumlige dimensioner, bredde, dybde og højde, med en fjerde dimension, der er tidsmæssig (som i tidsdimensionen). Forskere og filosofer har undret sig og udført forskning på, hvad en fjerde rumlige 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 gør tre dimensioner tredimensionelt 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 placeringen af punkter og retninger af 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 til venstre og højre sammen med tiden, en dimension, du ikke direkte observerer, men opfatter.
Når man sammenligner 3D vs. 4D, i betragtning af disse iagttagelser af den tredimensionelle rumlige verden, ville en firedimensionel terning være en tesserakt, et objekt, der bevæger sig i disse tre dimensioner, som du opfatter sammen med en fjerde dimension, som du ikke kan.
Disse genstande kaldes også otte-celler, octachorons, tetracubes eller firedimensionelle hypercubes, og mens de ikke kan observeres direkte, kan de formuleres i en abstrakt forstand.
4D Shadow
Fordi tredimensionelle væsener kaster en skygge på terningens to-dimensionelle overflade, har dette ført forskere til at spekulere i, at firedimensionelle genstande 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 flader.
På samme måde som et dimensionelt objekt kaster en to-dimensionel skygge, har Segerman argumenteret for, 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 fremkalder ofte analogien med en maur, der går på et stykke papir, og beskriver perceptionsgrænser med hensyn til dimensioner.
En maur, der går på overfladen af et papir, kan kun opfatte to dimensioner, men det betyder ikke, at den tredje dimension ikke findes. Det betyder bare, at myren kun direkte kan se to dimensioner og udlede en tredje dimension ved at resonnere om disse to dimensioner. På samme måde kan mennesker spekulere i naturen til de fjerde dimensioner uden direkte at opfatte det.
Forskellen mellem 3D- og 4D-billeder
Den firedimensionelle terning af terninger er et eksempel på, hvordan den tredimensionelle verden beskrevet af x, y og z kan strække sig ind i en fjerde. Matematikere, fysikere og andre videnskabsfolk og forskere kan repræsentere vektorer i den fjerde dimension ved hjælp af en firedimensionel vektor, der inkluderer en anden variabler såsom w.
Geometrien af objekter i den fjerde dimension er mere kompleks, der inkluderer 4-polytoper, som er firedimensionelle 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 former for 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 fordybende, som om det var en virtual reality-simulering.
Tilsvarende omtaler ultralydforskere, der studerer tredimensionel ultralyd, undertiden 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 tager de ikke højde for den fjerde rumlige dimension, som tesseracts illustrerer.
4D-former
Oprettelse af 4D-former kan virke kompliceret, men der er mange måder at gøre det på. For at tage tesserakt 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 tesserakten er begrænset af otte terninger: seks fra ansigterne på den oprindelige terning og to til fra udgangs- og slutpunkterne for denne udvidelse. Undersøgelse af denne udvidelse afslører, at tesserakten er begrænset af 16 polytophulspunkter, otte fra startpositionen af terningen og otte fra slutpositionen.
Tesseracts fremstilles også ofte med variationerne i den fjerde dimension pålagt selve terningen. Disse fremskrivninger viser overfladerne, der krydser hinanden, hvilket gør ting forvirrende i den tredimensionelle verden, men stole på dit perspektiv med at skelne de fire dimensioner fra hinanden.
Matematikere tager højde for grænserne for opfattelse ved at skabe billeder af tesserakter. På samme måde kan du se den tredimensionelle trådramme på en terning for at se ansigterne på den anden side, tråddiagrammerne til en tesserakt viser fremspringene på siderne af den tesserakt, som du ikke kan se direkte uden at fjerne dem helt fra visningen.
Dette betyder, at rotering eller bevægelse af tesseract kan afsløre disse skjulte overflader eller dele af tesseract på samme måde som at dreje en tredimensionel terning kan vise dig alle dens ansigter.
4-dimensionelle væsener
Hvordan væsener eller liv ville se ud i fire dimensioner har besat forskere og andre fagfolk i årtier. Forfatter Robert Heinleins novelle fra 1940 "Og han byggede et skævt hus" involverede at skabe en bygning i form af en tesserakt. Det involverer et jordskælv, der splitter det firedimensionelle hus i en udfoldet tilstand på otte forskellige terninger.
Writer Cliff Pickover forestillede sig fire-dimensionelle væsener, hyperbeings, som "kødfarvede balloner, der konstant ændrer sig i størrelse." Disse væsener ser ud for dig som frakoblede kødstykker på samme måde som en todimensionel verden kun ville lade dig se tværsnit og rester af en tredimensionel verden.
Den fire-dimensionelle livsform kunne se inde i dig på samme måde som et tredimensionelt væsen kan se en to-dimensionel en fra alle vinkler og perspektiver.
Du kan beskrive placeringerne af disse hyperbeings ved hjælp af firdimensionelle koordinater såsom (1, 1, 1, 1). John D. Norton fra University of Pittsburghs afdeling for historie og videnskabsfilosofi forklarede, at du kan nå frem til disse konklusioner om arten af den fjerde dimension ved at stille spørgsmål om, hvad der gør en-, to- og tredimensionelle objekter og fænomener til vejen de er og ekstrapoleres til en fjerde dimension.
Et væsen, der levede i den fjerde dimension, kan have denne slags "stereovision," beskrev Norton, for at visualisere firedimensionelle billeder uden at blive begrænset af de tre dimensioner. Tredimensionelle billeder, der driver sammen og bortset fra hinanden i tre dimensioner, viser denne begrænsning.