Що таке чотиривимірний простір?

Подання світу в різних вимірах змінює те, як ми сприймаємо все навколо, включаючи час і простір. Думати про різницю між двома вимірами і трьома вимірами легко, але що щодо четвертого? Важливо розуміти, що мають на увазі науковці та інші дослідники, коли говорять про різні вимірах: наш світ має три просторових виміри: ширину, глибину і висоту, а четвертим виміром може бути час. Вчені багато років проводять дослідження в спробах з’ясувати що ж таке четвертий просторовий вимір, однак через те, що спостерігати четвертий вимір ми не можемо, докази його існування знайти дуже важко.

Скільки існує вимірювань?

Щоб краще розуміти, на що може бути схожий четвертий вимір, давайте ближче подивимося на те, що саме робить три виміри тривимірними, і, слідуючи цим ідеям, подумаємо про те, що таке четвертий вимір. Отже, довжина, ширина і висота складають три виміри спостережуваного світу. Всі три виміри ми можемо спостерігати завдяки емпіричним даним, а також органами почуттів – такими як зір.

Визначити положення точок і напрямки векторів в тривимірному просторі можна уздовж опорної точки. Найпростіше уявити собі тривимірний простір як тривимірний куб з трьома просторовими осями, які визначають ширину, висоту і довжину куба. Осі рухаються вперед і назад, вгору і вниз, вліво і вправо разом з часом – виміром, який ми безпосередньо не спостерігаємо, але сприймаємо. При порівнянні 3D і 4D, враховуючи спостереження тривимірного просторового світу, чотиривимірний куб буде Тессеракт – об’єктом, який рухається в трьох вимірах, які ми і сприймаємо і в четвертому, який не можемо спостерігати.

Математик Генрі Сегерман з університету штату Оклахома створив і описав свої власні 4-мірні скульптури. Точно так само, як тривимірний об’єкт відкидає двовимірну тінь, Сегерман стверджував, що його скульптури є тривимірними тінями четвертого виміру. Хоча ці приклади тіней не дають прямих способів спостереження четвертого виміру, вони є хорошим індикатором того, як думати про четвертий вимір.

Математики часто призводять аналогію з мурахою, що йде по аркушу паперу, описуючи межі сприйняття щодо вимірів. Мураха, що йде по поверхні паперу, може сприймати тільки два виміри, але це не означає, що третього виміру не існує. Це просто означає, що мураха може безпосередньо бачити тільки два виміри і виводити третій вимір через міркування про ці два виміри. Точно так само люди можуть міркувати про природу четвертого виміру, не сприймаючи його безпосередньо.

Чотиривимірний куб Тессеракт (зображений на головному фото) – це один із прикладів того, як тривимірний світ, описуваний x, y і z, може розширюватися в четвертий. Математики, фізики та інші вчені можуть представляти вектори в четвертому вимірі, використовуючи чотиривимірний вектор, який включає в себе інші змінні, такі як w. Геометрія об’єктів в четвертому вимірі більш складна, так як включає в себе 4-багатогранники, які є чотиривимірний фігурами. Ці об’єкти показують різницю між 3D і 4D зображеннями.

Чи існує життя в четвертому вимірі?

Те, як виглядали б істоти або життя в чотирьох вимірах, цікавило учених та інших фахівців впродовж десятиліть. В оповіданні письменника Роберта Хайнлайна 1940 року «Будинок який побудував Тім» йшлося про будівництво будівлі в формі Тессеракт. Письменник Кліфф Піковер уявляв собі чотиривимірних істот як «повітряні кулі тілесного кольору, постійно мінливі в розмірах. Ці істоти будуть здаватися вам розрізненими шматками плоті, точно так само, як двовимірний світ дозволяє вам бачити тільки поперечним перерізом і залишки світу тривимірного. »

Джон Нортон з Відділу історії і філософії науки Піттсбурзького університету вважає, що можна прийти до розуміння природи четвертого виміру, ставлячи питання про те, що робить одно -, двох – і тривимірні об’єкти і явища такими, якими вони є, екстраполюючи їх в четвертий вимір. Істота, яка живе в четвертому вимірі, може володіти таким «стереобачення», описаним Нортоном, щоб візуалізувати чотиривимірні образи, не будучи обмеженим трьома вимірами.

Однак точно відповісти на питання про те, чи існують 4D істоти сьогодні не може ніхто.