Żyjemy we wszechświecie w którym zauważalne są 4 wymiary, 3 przestrzenne i 1 czasowy, z czasem jednak odkryto możliwość istnienia innych wymiarów niż ten który widzimy i jest poza naszą percepcją. Jest to 4 wymiar przestrzenny.
Żeby zrozumieć naturę tego wymiaru, musimy zacząć od podstawy którą jest pierwszy wymiar.
Pierwszy wymiar można opisać za pomocą linii, na której znajduje się punkt 0
a przesuwając w prawo, wartość tego punktu od początku się zmienia, to samo w lewo tylko że punkt określony współrzędną "x" przyjmuje wartość ujemną.
Dla zobrazowania:
Tak można zobrazować 1 wymiar, aby zrozumieć istotę wyższych, możemy posłużyć się analogią.
Wyższym wymiarem do pierwszego, jest hipotetyczny świat dwuwymiarowy w którym znajdują się 2 wymiary przestrzenne, określone współrzędnymi X i Y
X- Szerokość
Y-Długość
Te współrzędne na osi XY przecinają się prostopadle i żeby określić dany punkt, potrzebne są dwie współrzędne, w takich warunkach mogą powstawać figury geometryczne.
Można świat dwuwymiarowy przystawić do osi XY
Wyższym wymiarem jest świat posiadający 3 współrzędne przestrzenne które można określić za pomocą XYZ
Jest to wszechświat w którym żyjemy więc łatwo zrozumieć nam istotę tego wymiaru jak i poprzednich. Analogicznie do dwuwymiarowego świata, dodajemy 3 współrzędną Z która przechodzi prostopadle przez punkt przecięcia osi XY
W sposób jaki można opisać trójwymiarowy wszechświat jest po prostu powiedzenie "Nasz wszechświat opisują 3 współrzędne"
Identycznie jest w przypadku czwartego wymiaru. Współrzędne XYZW. Czwarta współrzędna analogicznie do reszty, przechodzi PROSTOPADLE przez punkt przecięcia pozostałych. Jednak nie jest możliwe pokazanie tego w taki sposób jaki napisałem, więc postaram się wyjaśnić na rzutach figur 4-wymiarowych.
Zacznijmy od prostej z pierwszego wymiaru:
._________. (Kropki oznaczają punkty)
Ma dwa punkty
Stwórzmy figure w 2 wymiarze:
Ma 3 wierzchołki.
Stwórzmy czworościan foremny z trójkątów równobocznych
W trójwymiarze będzie miała 4 wierzchołki:
A teraz stwórzmy sympleks złożony z czworościanów foremnych:
Jest to trójwymiarowy rzut 4 wymiarowej figury.
Posiada 5 wierzchołków. Składa się z 5 czworościanów i dziesięciu dwuwymiarowych trójkątów. Widzimy też że wierzchołki jak i czworościany, przechodzą przez siebie. Jest to obrót w przestrzeni 4-wymiarowej o współrzędną W.
Na tym etapie zobrazowałem wam wygląd trójwymiarowego rzutu 4 wymiarowej figury w przestrzeni 4 wymiarowej. Ogólnie rzecz biorąc, trójwymiarowe byty dają dwuwymiarowy cień, czterowymiarowe byty dają trójwymiarowy cień.
Więc jak wygląda w praktyce 4D? Dla większości może graniczyć to z niemożliwością aby zrozumieć, ponieważ to odbiega od naszej percepcji.
Załóżmy że żyją 2wymiarowe istoty o inteligencji człowieka które znają pojęcie długości i szerokości, lecz gdybyśmy przedstawili im nasz trójwymiarowy świat, chociażby na rysunku, nie mogłyby zrozumieć istnienia takiego czegoś, ponieważ nieznane jest im pojęcie głębi.
Żeby zrozumieć kształt figur 4-wymiarowych, przeanalizujemy wygląd siatki takiej figury. Najsłynniejszą jest tesserakt (hipersześcian).
Jego siatka składa się z ośmiu sześcianów i jest kształtem zbliżona do siatki sześcianu, do porównania załączam zdjęcia:
Jak widzimy, kształtem są zbliżone, jednak ma o "dwa więcej" sześcianów, jakby to miało pasować do samej siatki. Logicznym wytłumaczeniem tego jest fakt, że brakowałoby ścian bocznych tesseraktu ponieważ jest to wielokomórka
foremna i jeśli obrócilibyśmy siatkę sześcianu prostopadle do tej samej siatki, to przy przekształceniu ich na siatki hipersześcianu, uzyskalibyśmy podany efekt.
Jak wyglądałoby składanie takiej siatki?
Aby zrozumieć jak wyglądałoby to w naszym wymiarze, przejdźmy do dwuwymiarowego świata gdzie nieznane jest pojęcie wysokości.
Płaska siatka sześcianu wyglądałaby w dwuwymiarowym świecie jak sześciany połączone w krzyż, jednak jeśli trójwymiarowa istota zaczęłaby składać tą siatkę podnosząc jej kwadraty do trzeciego wymiaru, na oczach dwuwymiarowych istnień, siatka zaczęłaby znikać i zostałby widoczny tylko środkowy kwadrat. W przypadku tesseraktu, widzielibyśmy tylko tą siatkę złożoną z 8 sześcianów, jednak podczas składania w wyższy wymiar, zostałby widoczny jeden sześcian po środku siatki.
Sam rzut tesseraktu wygląda tak:
Widzimy znowu jakby wychodzący ze środka kwadrat i ścięte stożki. Jest to nic innego jak obrót o współrzędną W, najmniejszy w środku to ten "najbardziej oddalony" a największy to ten "najbliżej". Wydawać by się mogło że kształt tej figury się zmienia, lecz tak naprawdę pozostaje niezmieniony, tylko oglądamy każdy sześcian z innej perspektywy przez zmianę wartości współrzędnej W (gdzie reszta pozostaje niezmieniona).
Dla ułatwienia zrozumienia tego zjawiska i kształtu, tesserakt podniesiony do 5-tego wymiaru, a właściwie jego siatka, wyglądałaby identycznie, jednak w miejsce sześcianów, pojawiłyby się hipersześciany, trzeba to po prostu sobie wyobrazić, by zrozumieć działanie wyższych wymiarów.
Dla przypomnienia, jest to trójwymiarowy rzut, nie 4-wymiarowa figura.
A jak by wyglądała 4-wymiarowa figura w naszym trójwymiarowym świecie?
Żebyśmy mogli zrozumieć istotę tego, wyobraźmy sobie trójwymiarową figurę przechodzącą przez 2-wymiarowy świat. Jeśli byłby to sześcian, dwuwymiarowe istoty widziałyby tylko kwadrat który by zniknął gdyby przeszedł cały. W przypadku kuli, byłoby to tak że od punku, do zwiększającego się koła i od połowy kuli, malejącego aż wreszcie zniknie.
Więc w przypadku 4 wymiarowej rzeczy przechodzącej przez nasz 3-wymiarowy świat, wyglądałoby to w taki sposób, że widzielibyśmy trójwymiarową istotę, która zmieniałaby kształt i zniknęłaby jeśliby przeszła cała.
Źródła: YT, Wikipedia.