Contenuto
Immaginare il mondo in diversi numeri di dimensioni cambia il modo in cui percepisci tutto, inclusi tempo, spazio e profondità. Guardare un film in 3D ti consente di sperimentare una profondità aggiuntiva che normalmente non potresti vedere.
È facile pensare alla differenza tra due dimensioni e tre dimensioni. Ma quali sarebbero le quattro dimensioni non è così chiaro. È importante capire cosa intendono scienziati e altri ricercatori quando parlano di dimensioni diverse per determinare meglio le differenze tra tre dimensioni e quattro dimensioni.
3D vs. 4D
Il nostro mondo è in tre dimensioni spaziali, larghezza, profondità e altezza, con una quarta dimensione che è temporale (come in, la dimensione del tempo). Scienziati e filosofi si sono chiesti e fatto ricerche su quale sarebbe stata una quarta dimensione spaziale. Poiché questi ricercatori non possono osservare direttamente una quarta dimensione, è ancora più difficile trovarne la prova.
Per capire meglio come sarebbe una quarta dimensione, puoi dare un'occhiata più da vicino a ciò che rende tridimensionali le tre dimensioni e, seguendo queste idee, speculare su quale sarebbe una quarta dimensione.
Lunghezza, larghezza e altezza costituiscono le tre dimensioni del nostro mondo osservabile. Osserva queste dimensioni attraverso i dati empirici che ti vengono dati dai nostri sensi come la visione e l'udito. È possibile determinare le posizioni dei punti e le direzioni dei vettori nel nostro spazio tridimensionale lungo un punto di riferimento.
Puoi immaginare questo mondo come un cubo tridimensionale che ha tre assi spaziali che spiegano la larghezza, l'altezza e la lunghezza che si muovono avanti e indietro, su e giù, e sinistra e destra insieme al tempo, una dimensione che non osservi direttamente ma percepisci.
Quando si confrontano 3D vs 4D, date queste osservazioni del mondo spaziale tridimensionale, un cubo quadridimensionale sarebbe un tesseratto, un oggetto che si muove in queste tre dimensioni che si percepisce insieme a una quarta dimensione che non è possibile.
Questi oggetti sono anche chiamati otto cellule, ottachoroni, tetracubi o ipercubi cubici e, sebbene non possano essere osservati direttamente, possono essere formulati in senso astratto.
4D Shadow
Poiché gli esseri tridimensionali proiettano un'ombra sulla superficie bidimensionale del cubo, questo ha portato i ricercatori a ipotizzare che gli oggetti quadridimensionali proiettassero un'ombra tridimensionale. Per questo motivo, è possibile osservare questa "ombra" nelle tre dimensioni spaziali anche se non è possibile osservare direttamente quattro dimensioni. Questa sarebbe un'ombra 4d.
Il matematico Henry Segerman della Oklahoma State University ha creato e descritto le sue sculture in 4 dimensioni. Ha usato gli anelli per creare oggetti a forma di dodecacontacron costituiti da 120 dodecaedri, una forma tridimensionale con 12 facce di pentagono.
Allo stesso modo in cui un oggetto dimensionale proietta un'ombra bidimensionale, Segerman ha sostenuto che le sue sculture sono ombre tridimensionali della quarta dimensione.
Sebbene questi esempi di ombre non ti diano modi diretti di osservare la quarta dimensione, sono un buon indicatore di come pensare alla quarta dimensione. I matematici sollevano spesso l'analogia di una formica che cammina su un pezzo di carta nel descrivere i limiti della percezione rispetto alle dimensioni.
Una formica che cammina sulla superficie di un foglio può percepire solo due dimensioni, ma ciò non significa che la terza dimensione non esista. Significa solo che la formica può vedere direttamente solo due dimensioni e inferire una terza dimensione attraverso il ragionamento su queste due dimensioni. Allo stesso modo, gli umani possono speculare sulla natura della quarta dimensione senza percepirla direttamente.
Differenza tra immagini 3D e 4D
Il tesseract cubo quadridimensionale è un esempio di come il mondo tridimensionale descritto da x, ye z possa estendersi in un quarto. Matematici, fisici e altri scienziati e ricercatori possono rappresentare i vettori nella quarta dimensione usando un vettore quadridimensionale che include altre variabili come w.
La geometria degli oggetti nella quarta dimensione è più complessa che include 4 polipropi, che sono figure quadridimensionali. Questi oggetti mostrano la differenza tra immagini 3D e 4D.
Alcuni professionisti hanno usato la "quarta dimensione" per riferirsi all'aggiunta di più effetti alle forme di media che tre dimensioni non possono accogliere. Ciò include "film a quattro dimensioni" che cambiano l'atmosfera del teatro attraverso la temperatura, l'umidità, il movimento e qualsiasi altra cosa che possa rendere l'esperienza immersiva come se fosse una simulazione di realtà virtuale.
Allo stesso modo, i ricercatori sugli ultrasuoni che studiano gli ultrasuoni tridimensionali a volte si riferiscono alla "quarta dimensione" come ad ultrasuoni che porta un aspetto dipendente dal tempo, come in una sua registrazione dal vivo. Questi metodi si basano sull'utilizzo del tempo come quarta dimensione. Pertanto, non tengono conto della quarta dimensione spaziale illustrata dalle tessere.
Forme 4D
La creazione di forme 4D può sembrare complicata, ma ci sono molti modi per farlo. Per prendere la tesseratta come esempio, puoi esprimere un cubo tridimensionale lungo l'asse w in modo che abbia un punto iniziale e un punto finale.
Immaginare questa espansione ti dice che la tesseratta è vincolata da otto cubi: sei dalle facce del cubo originale e altri due dai punti iniziale e finale di questa espansione. Lo studio più approfondito di questa espansione rivela che la tesseratta è vincolata da 16 vertici di politopo, otto dalla posizione iniziale del cubo e otto dalla posizione finale.
I tesseratti sono spesso rappresentati con le variazioni nella quarta dimensione imposte al cubo stesso. Queste proiezioni mostrano le superfici che si intersecano tra loro, il che rende le cose confuse nel mondo tridimensionale, ma si basano sulla tua prospettiva nel discernere le quattro dimensioni l'una dall'altra.
I matematici tengono conto dei limiti della percezione nella creazione di immagini di tesseratti. Allo stesso modo in cui è possibile visualizzare la struttura tridimensionale del filo di un cubo per vedere le facce sull'altro lato, gli schemi dei fili di una tesseratta mostrano le sporgenze dei lati della tessera che non è possibile osservare direttamente senza rimuoverle completamente dalla vista.
Questo significa che ruotare o spostare la tesseratta può rivelare queste superfici nascoste o parti della tessera nello stesso modo in cui ruotare un cubo tridimensionale può mostrarti tutte le sue facce.
Esseri a 4 dimensioni
Come sarebbero stati gli esseri o la vita in quattro dimensioni ha occupato scienziati e altri professionisti per decenni. Il racconto dello scrittore Robert Heinleins del 1940 "And He Built a Crooked House" prevedeva la creazione di un edificio a forma di tesseratto. Implica un terremoto che frantuma la casa quadridimensionale in uno stato spiegato di otto cubi diversi.
Lo scrittore Cliff Pickover ha immaginato esseri quadridimensionali, iperbees, come "palloncini color carne che cambiano costantemente di dimensioni". Questi esseri ti sembrerebbero pezzi di carne sconnessi nello stesso modo in cui un mondo bidimensionale ti farebbe vedere solo sezioni trasversali e resti di un mondo tridimensionale.
La forma di vita quadridimensionale potrebbe vedere dentro di te allo stesso modo in cui un essere tridimensionale può vederne uno bidimensionale da tutte le angolazioni e prospettive.
È possibile descrivere le posizioni di questi iper-esseri usando coordinate quadridimensionali come (1, 1, 1, 1). John D. Norton del dipartimento di storia e filosofia della scienza dell'Università di Pittsburgh ha spiegato che è possibile arrivare a queste conclusioni sulla natura della quarta dimensione ponendo domande su ciò che rende gli oggetti e i fenomeni unidimensionali, tridimensionali e tridimensionali stanno estrapolando in una quarta dimensione.
Un essere che viveva nella quarta dimensione può avere questo tipo di "stereovisione", descrisse Norton, per visualizzare immagini a quattro dimensioni senza essere trattenuto dalle tre dimensioni. Le immagini tridimensionali che si spostano insieme e separate l'una dall'altra in tre dimensioni mostrano questa limitazione.