L'espace à 4 dimensions existe vraiment, que deviendront les gens lorsqu'ils y entreront ?

Un point ne peut pas représenter l'objet réel, le plan bidimensionnel ne peut pas montrer l'image complète de l'objet, la structure tridimensionnelle complète la description du monde, alors comment l'espace à 4 dimensions doit-il être représenté ?

Ce problème n'a été initialement élaboré qu'à la début du siècle 20th, mais plus souvent à travers le langage mathématique pour exprimer l'état de l'espace à 4 dimensions.

Ce problème académique perfectionna plus tard la théorie de la relativité d'Einstein, mais en tant que mentor d'Einstein, l'Allemand mathématicien d'Hermann Minkowski l'analyse théorique des espaces de grande dimension lui a donné une position centrale dans la communauté mathématique.

Mais avant cela, personne ne savait ce qu'était un Espace à 4 dimensions ressemblait, mais à proprement parler, c'était pareil maintenant.

Mais avec les descriptions mathématiques et la compréhension des modèles, nous pouvons maintenant déduire la projection de l'espace à 4 dimensions dans le monde à 3 dimensions à partir du monde à 3 dimensions, comme on dessine sur papier.

Cependant, pour prouver l'existence de la dimension 4, Minkowski a déployé beaucoup d'efforts.

Sans trop discuter ici de la relativité restreinte, regardons directement comment le Allemand assistant mathématique prouvé espace à 4 dimensions.

Minkowski et ses études spatiales

L'espace-temps de Minkowski

L'espace-temps de Minkowski doit être appliqué à la transformée de Lorentz, en tenant compte du problème de contraction appropriée du temps et de la longueur, et le principal outil de solution est le "Diagramme de Minkowski" .

Du point de vue de la structure mathématique , les métriques et les dérivées de Minkowski ont également théorie des groupes , et en termes de variétés d'espace-temps en raison de l'hypothèse de la relativité restreinte , les intervalles d'espace-temps représentent l'invariance , car l'espace-temps courbe est un Lorentz local.

Transformée de Lorentz

Les deux organisations, transformations de Lorentz et relativité restreinte proposer le concept de espace-temps absolu, et l'observation des faits dépend du système de référence de l'observateur, donc l'expression de l'espace-temps de Minkowski en mathématiques est également l'invariance de l'espace-temps.

Mais en raison de l'invariance des intervalles, la classification de tout vecteur est la même dans tous les référentiels liés à la transformée de Lorentz.

Transformation des diagrammes de Minkowski

Ainsi, l'événement spatial de Minkowski aura une variété d'ensembles de vecteurs différents pour représenter le cône de lumière de cet événement.

La direction du temps et les changements spatiaux font que l'espace-temps de Minkowski a des ensembles différents en quatre ensembles.

Dans la géométrie de l'espace-temps, l'espace de Minkowski a une distinction très importante en termes de temps.

Dans l'espace 3D, l'espace-temps de Minkowski a une dimension supplémentaire dont les coordonnées Xº sont dérivés du temps, de sorte que la différenciation de distance satisfait la formule.

C'est aussi ce que nous avons dit plus tard, dans l'espace à 4 dimensions il y aura une référence temporelle.

Des études connexes ont affiné la dernière théorie restreinte de la relativité

Mais ce qu'il faut comprendre ici, c'est que l'existence du temps n'est pas le temps tel que nous le comprenons généralement.

Habituellement, le temps que nous utilisons est le temps absolu dans l'espace, mais l'espace-temps de Minkowski en relativité restreinte peut être exprimé comme l'invariance de tout référentiel inertiel observant des intervalles d'espace-temps.

Variations à différentes vitesses

Autrement dit, la distance 4D entre deux événements quelconques, cette symétrie de rotation de l'existence de l'espace-temps de Minkowski exprime des changements dans l'espace à 4 dimensions.

En revanche, le temps dans l'espace à quatre dimensions agit comme un axe supplémentaire et est orthogonal aux trois autres axes.

De la structure géométrique des mathématiques, l'espace-temps de Minkowski conserve l'orthogonalité autour des courbes en rotation hyperbolique, tandis que les diagrammes euclidiens conservent l'orthogonalité par rotation.

Comparaison des diagrammes d'Euclide avec les diagrammes de Minkowski

C'est l'orthogonalité hyperbolique de l'espace-temps de Minkowski, qui a ensuite été utilisée en relativité restreinte pour définir des événements simultanés.

Grâce à diverses représentations mathématiques, Minkowski a prouvé la représentation de l'espace à 4 dimensions, bien que ce ne soit pas la même que la représentation physique générale de l'espace-temps, mais l'application de la relativité vérifie l'exactitude de l'espace-temps de Minkowski.

Changements d'observation induits par l'expansion de l'espace-temps

À quoi devrait ressembler un espace à 4 dimensions ?

En raison de l'ajout de degrés de liberté supplémentaires, la géométrie dans espace à quatre dimensions is plus complexe que la géométrie dans l'espace tridimensionnel.

Dans le monde tridimensionnel, un cercle peut être pressé dans un cylindre, tandis que dans le Monde en 4 dimensions, plusieurs objets cylindriques différents apparaissent.

Le meilleur modèle de preuve est la bouteille de Klein, où les courbes peuvent former des nœuds en trois dimensions, mais les surfaces ne le peuvent pas à moins qu'elles ne se croisent.

Cependant, dans l'espace 4D, la variation de la courbe peut être facilement démêlée en se déplaçant dans la quatrième direction, et la surface 2D peut être formée dans l'espace 4D.

Génie mathématique Minkowski : Prouvez que l'espace à 4 dimensions existe vraiment, que deviendront les gens quand ils y entreront ?

Changements de bouteille de Klein

Alors, à quoi devrait ressembler un espace à 4 dimensions pour les humains ? Et à quoi cela ressemblera-t-il pour les personnes qui entrent dans l'espace à 4 dimensions ?

Grâce à l'imagination et à l'analogie dimensionnelle, la manière la plus courante que nous utilisons est d'exprimer le monde de haute dimension par projection, mais après être entré dans l'espace à 4 dimensions, tout deviendra différent.

Diagramme de scénario spatial en quatre dimensions

Dans le monde tridimensionnel, nous pouvons facilement imaginer des images physiques de différentes dimensions 3 dans notre esprit, et comprendre le 4 dimensions nous pouvons appliquer les changements dans L'espace-temps de Minkowski.

Cependant, sur quatre dimensions, chaque axe aura un cube, donc les quatre dimensions sont multipliées par 2 faces, et toutes les 8 faces forment une surface.

Le rouge est le cube auquel la dimension est ajoutée

En raison de l'augmentation de la dimension et du changement de mouvement, la structure dans l'espace à 4 dimensions changera sous diverses formes en fonction de l'angle de l'observateur, et du point de vue de la vision humaine, personne ne sait exactement quelle est la forme réelle de l'objet dans cet espace.

Si vous ne comprenez toujours pas très bien ce qui se passe dans l'espace à 4 dimensions, regardez le schéma suivant.

Concentrez vos yeux sur cette image et vous trouverez…

Puisque le monde dans lequel vivent les humains est un Structure tridimensionnelle, nous ne pouvons pas vraiment comprendre l'espace à 4 dimensions, mais seulement à partir de graphiques mathématiques, et même ainsi, il y aura encore de nombreuses structures incompréhensibles.

Si vous rêvez d'entrer dans l'espace à 4 dimensions, la réalité de la situation risque d'être très compliquée, car les personnes qui entrent dans l'espace à 4 dimensions mourront rapidement.

Créatures 3D dans un espace à 4 dimensions

De la bouteille de Klein, nous pouvons voir que les choses du monde en 3 dimensions n'existent pas dans l'espace en 4 dimensions. Après être entré dans le Espace à 4 dimensions, la structure atomique de toute matière deviendra différente et les orbitales atomiques contiendront plus d'électrons.

Ainsi, dans cette dimension, certains éléments métalliques deviennent des gaz, comme le magnésium.

De même, nos corps subissent des changements très étranges, où la plupart des éléments sur lesquels nous comptons dans le corps échouent en raison de changements dans les dimensions spatiales, où les fonctions qui fonctionnent correctement dans l'espace tridimensionnel échouent.

Théoriquement, les gens seront décomposés dans un espace à 4 dimensions, et en supposant que les gens peuvent vivre à cette époque, alors nous pouvons voir divers fragments de corps se déplacer dans un espace à 4 dimensions.

Les personnes qui entrent dans un espace à 4 dimensions peuvent être comme ça

En fait, les êtres vivants dans l'espace à 3 dimensions n'ont aucune signification dans l'espace à 4 dimensions.

À titre d'exemple très simple, un peintre peut dessiner un portrait ou un animal très réel sur une feuille de papier, mais la structure en 2 dimensions ne peut pas montrer leurs organes internes.

Par conséquent, il n'y a qu'une « surface » dans le monde bidimensionnel, et il n'y a pas de concept d'« intérieur » et d'« extérieur » dans le monde bidimensionnel.

Donc, si des objets en 2 dimensions peuvent entrer d'une manière ou d'une autre dans le monde 3D, ils s'effondreront également car il n'y a pas de support tridimensionnel.

Un concept similaire est un exemple d'être humain, car après être entré dans la 4 dimension, nous n'avons pas 4 dimensions de mains, de pieds et de corps, puis des changements de n'importe quelle direction peuvent détruire le corps humain.

Face aux changements complexes de l'espace, l'espace-temps de Minkowski a donné une explication raisonnable et l'a exprimé en langage mathématique, qui était très grand au 20e siècle.

C'est aussi la recherche de Minkowski qui fait prendre conscience que le temps et l'espace forment un continuum espace-temps et sont couplés en 4 dimensions.

Cependant, un tel génie et maître des mathématiques ne pouvait pas échapper à la douleur, et quand Minkowski avait 44 ans, il a dû faire face à la mort en raison de l'apparition de appendicite.

En raison du manque de soins médicaux à cette époque, la chirurgie n'a pas pu résoudre le problème de l'appendicite et il est décédé en 1909.

Cependant, son élève Albert Einstein a fait du bon travail en intégrant l'espace-temps de Minkowski dans sa théorie, ce qui est aussi son grand point, et il a finalement obtenu la théorie de la relativité.

Peut-être que la réalité est comme un espace à 4 dimensions, et nous ne savons jamais à quoi ressemblera le prochain changement de direction.

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