Четырехмерное пространство

Понять что такое четырехмерное пространство. Рассмотреть его со стороны математики и физики. Предположить свою гипотезу.

Почему люди веками пытаются понять и объяснить четырёхмерное пространство ? Зачем им это нужно ? Что толкает их на поиски загадочного четырёхмерного мира ? Представляется, что этому есть несколько причин.

Предпринималось много попыток обосновать существование высшего, четырехмерного пространства. Среди них известны математические, физические, геометрические, психологические и другие попытки. Однако все их можно признать неудачными, поскольку они так и не дали чёткого и верного ответа на главный вопрос : что собой представляет и куда направлена « ось » 4- го измерения.

Данный подход, или принцип основан на следующих простых рассуждениях. Пусть, к примеру, имеется 3D- объект – школьная тетрадь в линейку. Здесь буква «D» означает « размерность » ( от англ. слова Dimension). Будучи трёхмерным объектом, тетрадь обладает тремя измерениями : длиной, шириной и толщиной.

Рассматривая рисунок слева направо и фиксируя свойства геометрических объектов, придём к таблице свойств.

Отрезок – 1D Треугольник – 2D Тетраэдр – 3D Симплекс – 4D 2 вершины 3 вершины 4 вершины 5 вершин 1 ребро 3 ребра 6 рёбер 10 рёбер 1 грань 3 грани 10 граней 1 тетра грань 5 тетра граней 1 симплекс - грань Как видно из рисунка и таблицы, в основе « принципа аналогий » лежит идея достаточности для перехода в новое измерение простого увеличения числа вершин геометрической фигуры и попарного соединения всех вершин рёбрами.

В предыдущих разделах мы убедились, что понять и описать реальное ( не абстрактное ) 4- х мерное пространство оказалось совсем непросто. Однако математика, как известно, с лёгкостью оперирует так называемыми многомерными объектами, например, « многомерными » массивами и векторами.

Точка – массив координат в текущем пространстве ; Линия – массив точек ( матрица ); Страница – массив линий (« куб »); Книга – массив страниц (« гиперкуб »); Книжная полка – массив книг ( массив 5- го порядка ); Книжный шкаф – массив полок ( массив 6- го порядка ); Книгохранилище – массив шкафов ( массив 7- го порядка ). Приведём ещё один пример применения моделей пространства на основе вложенных многомерных массивов : Атом – ( одномерный ) массив координат ; Молекула – ( двухмерный ) массив атомов ; Тело – ( трёхмерный ) массив молекул ; Небесное тело – ( четырёхмерный ) массив тел ; Звёздная система – ( пятимерный ) массив небесных тел ; Галактика – ( шестимерный ) массив звёздных систем ; Вселенная – ( семимерный ) массив Галактик.

Попробуем теперь от идеи конструирования мифических якобы « четырёхмерных » объектов перейти к реальным сущностям, чтобы взглянуть на мир как бы изнутри, то есть их « глазами ». Предположим также, что в пространстве любой размерности ( например, в трёхмерном пространстве ) могут одновременно пребывать существа разного уровня развития, с разными возможностями по перемещению в пространстве, то есть с разным числом измерений.

С появлением Теории относительности [8] в сознании широких масс укоренилось представление о времени, как о четвёртой пространственной координате [9]. Примирению разума со столь странной точкой зрения, очевидно, способствовали также различные временные графики, тренды и диаграммы. Удивительно только, что творческое воображение приверженцев такого взгляда на многомерное пространство почему - то всегда таинственным образом полностью иссякает на цифре « четыре ».

Поскольку центральным вопросом любой модели 4- х мерного пространства является вопрос о выборе направления 4- ой пространственной координаты, в разделах 1 – 5 были рассмотрены различные подходы к решению этой проблемы.

Предвосхищая другой вопрос, – Зачем схлопнулись ? – Теория струн выдвинула также гипотезу « ландшафта », в соответствии с которой никакого « схлопывания » вовсе и не было, все оси высших измерений целёхоньки, а невидимы они для нас по той причине, что наше 3- х мерное пространство, будучи гиперповерхностью ( бр á ной ) многомерного пространства Вселенной, якобы не позволяет нам взглянуть за пределы этой самой браны. К сожалению, ориентированы невидимые координатные оси в никому неизвестных направлениях. Кроме перечисленного, нельзя не коснуться также других « заслуг » Теории струн.

Четвертая ось направлена внутрь ( т. е. в трехмерное пространство ) и она временная.