Представьте себе четырехмерный объект… К сожалению, вскоре вы понимаете, что не можете. Но почему? Наш мозг не запрограммирован на отображение чего-либо за пределами трех измерений. Только жизнь на Земле идет до 3-го измерения rd . Человеческий мозг не может вообразить то, чему он никогда не подвергался (например, 4 -ое измерение). Это было бы как видение нового цвета во Вселенной, который еще не был обнаружен людьми. Как бы вы это описали? Необъяснимая природа этого математического и физического концепция делает его настоящим чудом физики. Однако многие физики-теоретики предложили несколько теорий относительно того, что такое 4 -ое измерение и как оно будет выглядеть. нравиться. С научной точки зрения мы можем описать это измерение, но мы можем никогда не испытать его в физический мир . [1]
Прежде чем углубляться в детали четырех измерений, нам нужно понять, что такое первые несколько измерений. Для начала возьмите точку, не имеющую пространственной протяженности – мы & # 8217; будем скажем, что это 0-D пространство. Вытягивание этой точки создает первое измерение, которое представляет собой прямую линию с нулевой шириной и только длиной. Вы можете путешествовать только двумя способами - вперед или назад. Двумерное пространство - это стопка бесконечного одномерного пространства, разложенного по длине или ширине. Примером двухмерной формы может быть квадрат. Есть еще способы, которыми можно путешествовать в 2-х измерениях - вперед, назад, влево и вправо. На самом деле трехмерное пространство - это бесконечная куча двухмерных пространств, уложенных друг на друга. В трехмерном пространстве есть три оси координат - обычно обозначаются x , y и z. - с каждой осью ортогонально (т.е. перпендикулярно) двум другим. Шесть направлений в этом пространстве называются: вверх, вниз, влево, вправо, вперед. и обратно. Длины, измеренные по этим осям, можно назвать длиной, шириной и высотой. [2]
Теперь мы можем открыть для себя впечатляющие и удивительные научные предложения о 4 -м измерении. Продвигаясь по последовательности измерений, экстраполируя естественные выводы между каждым измерением и следующим могут позволить нам сделать вероятные предположения о четвертом измерении. Используя информацию выше, мы можем понять, что четырехмерный форма будет бесконечной стопкой трехмерного пространства. Новое измерение обозначается "w", а измерение называется "trength". Стороны света, по которым вы можете двигаться по нему, называются «Ана» и «ката». Однако возникает проблема, как добавить это дополнительное измерение. Все эти размерные меры простираются в направлении, перпендикулярном предыдущему. три. Ширина перпендикулярна длине, высота перпендикулярна ширине и длине, и, наконец, длина перпендикулярна высоте, длине и ширине. [3] Наш мозг Невозможно представить себе, как это измерение на самом деле будет расположено на четырехмерном объекте ортогонально.
Вместо этого мы можем представить, как люди воспринимают четырехмерную форму, чтобы она выглядела с нашей трехмерной точки зрения. Мы бы воспринимали четырехмерное пространство как трехмерную проекцию. Это понятие аккуратно ссылается на голографический принцип. Голографическая Вселенная утверждает, что информация, из которой состоит то, что мы наблюдаем как трехмерную реальность, хранится на двумерной поверхности, включая время. Следовательно, согласно этому принципу, все, что вы воспринимаете и испытываете, является иллюзией, в которой объем пространства закодирован в поверхности более низкого измерения (точно так же, как на голограмма). [4] Тессеракт (также известный как гиперкуб) - это четырехмерный математический объект с линиями одинаковой длины, которые пересекаются друг с другом под прямым углом. Это расширение квадрата до четырехмерного пространства точно так же, как куб является расширением понятия двумерного квадрата до трехмерного пространства. поскольку мы добавили еще одно измерение, четыре линии пересекаются в каждой вершине под прямым углом. Фактически, тессеракт имеет трехмерные “ грани ”, каждая из которых представляет собой куб..
Рисунок 1. Гиперкуб с номерами вершин от 1 до 16
Этот рисунок тессеракта не совсем точно отражает то, как он выглядит, потому что то, что мы видели выше, представляет собой двухмерные рисунки (поскольку они находятся на экране компьютера) трехмерные модели четырехмерного тессеракта. Это наверняка немного сбивает с толку. Четырехмерный тессеракт также обладает тем удивительным свойством, что он создает трехмерная тень на трехмерной плоскости. На изображении выше вы можете видеть, что у тессеракта всего 16 вершин.
Многие физики, включая Эйнштейна в рамках его «Специальной теории относительности», предположили, что четвертое измерение - это время. Он сказал, что время должно быть таким же измерением, как и другое. пространственные измерения, потому что пространство и время неразделимы. Если вы хотите перемещаться в пространстве, вы не можете сделать это мгновенно; вам нужно переехать с того места, где вы находитесь сейчас, чтобы другое пространственное местоположение, в которое вы попадете только в определенный момент в будущем. Если вы сейчас здесь, вы не можете быть в другом месте в этот же момент, вы можете только попозже. Для перемещения в пространстве вы также должны перемещаться во времени. [5] Следовательно, они утверждают, что время - это 4-е измерение, поскольку без него мы не можем построить любой значимый вектор положения с неизменной длиной. Измерение времени - это линия, идущая из прошлого в настоящее и в будущее. Таким образом, время как четвертое измерение определяет местонахождение положение объекта в определенный момент. Если бы у нас была возможность видеть четырехмерное пространство-время объекта (или мировую линию), это было бы похоже на спагетти-подобную линию. простираясь от прошлого к будущему, показывая пространственное расположение объекта в каждый момент времени. [6] В отличие от других пространственных измерений, мы можем только перемещаться вперед во времени. Остальные размеры позволяют двигаться в обе стороны. Следовательно, они отделяют время от пространственных измерений и называют его временным измерением. С другой стороны, некоторые исследователи, используя логику других измерений, по-прежнему надеются найти во Вселенной кротовые норы, которые связаны с различными частями пространства-времени (то есть с прошлым).
Рис 2. Песочные часы с песком
Современные научные теории, такие как теория струн, требуют существования более высоких измерений, а эта конкретная теория требует 10 измерений. Теория Калуцы-Клейна (на основе вокруг идеи 5-го измерения, управляющего электромагнетизмом) пытается объединить полевую теорию гравитации и электромагнетизма. Это достигается за счет устранения неточностей. между двумя концепциями. Люди не способны воспринимать это измерение, потому что оно происходит на микроскопическом уровне. Невозможно воспринять такое пятое измерение, используя доступные энергия. Однако это пятое измерение также полагается на то, что четвертое измерение является временным измерением, то есть временем.
Вход в наш трехмерный мир в виде четырехмерного существа позволит вам делать некоторые удивительные вещи, которые заставят вас казаться нам «богоподобными». люди. Некоторые из впечатляющих вещей, которые вы могли бы сделать, включают телепортацию и вытаскивание нас, людей из нашего трехмерного мира в гиперпространство (мир более высокого измерения). [7] Это похоже на магия для нас и делает четвертое измерение чудом физики. В своей книге «Гиперпространство» доктор Мичио Каку, физик-теоретик, объясняет высшие измерения и их влияние на нас. Однако, к счастью для нас, четырехмерные существа не смогут выжить в трехмерном мире, точно так же, как трехмерные существа не смогут выжить в двухмерном мире. Это потому что мы будем раздавлены, пока не станем полностью плоскими в двумерном мире. Итак, я думаю, мы в безопасности ... пока.
1. https://bigthink.com/philip-perry/hints- четвертого измерения были обнаружены -физики - блог Филипа Перри, опубликованный 14.01.2018.
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Four-dimensional_space - страница Википедии.
3. https://interestingengineering.com/understanding-fourth-dimension-3d-perspective - Блог Trevor English опубликован 05.04.2017.
4. https://www.wired.co.uk/article/our-universe-is- а-голограмма – Статья Эбигейл Билл и опубликовано 31.01.2017.
5. https: //www.forbes .com / sites / startwithabang / 2019/08/27 / this-is-why-time-has-to- be-a-Dimension / – Блог Итана Сигеля опубликован 27.08.2019.
6. http://www.astronomytrek.com/interesting-facts-about -время-четвертое-измерение-а nd-time-travel / – Блог Питера Кристофору , опубликованный 29.11.2012.
7. https: / /www.forbes.com/sites/startswithabang/2017/04/14/how -would-the-universe-change-if-we-grow-an-extra-Dimension / - блог Итана Сигеля, опубликованный 14.04.2017.
Ссылки на рисунки
[1] https://www.researchgate.net/figure/A-hypercube- с его-вершинами-пронумерованными-1-т o-16_fig1_251818421 – Изображение вершин гиперкуба.
[2] https://www.barewalls.com/art-print-poster/hourglass- часы-с-песком_bwc13390196 .html – Изображение песочных часов.
Об авторе
Шивен - ученик средней школы, увлеченный наукой, и особенно физикой. Он написал этот блог, чтобы поделиться своим мнением о возможности четырехмерной Вселенной и о том, как она будет выглядеть.