Lo spazio a 4 dimensioni esiste davvero, cosa diventeranno le persone quando entreranno?

Un punto non può rappresentare l'oggetto reale, il piano bidimensionale non può mostrare l'immagine completa dell'oggetto, la struttura tridimensionale completa la descrizione del mondo, quindi come dovrebbe essere rappresentato lo spazio quadridimensionale?

Questo problema non è stato inizialmente elaborato fino al inizi del XIX secolo, ma più spesso attraverso il linguaggio matematico per esprimere lo stato dello spazio a 4 dimensioni.

Questo problema accademico in seguito perfezionò la teoria della relatività di Einstein, ma come mentore di Einstein, il tedesco matematico di Hermann Minkowski l'analisi teorica degli spazi ad alta dimensione gli ha dato una posizione fondamentale nella comunità matematica.

Ma prima, nessuno sapeva cosa a spazio bidimensionale sembrava, ma a rigor di termini, adesso era lo stesso.

Ma con le descrizioni matematiche e la comprensione del modello, possiamo ora dedurre la proiezione dello spazio a 4 dimensioni nel mondo a 3 dimensioni dal mondo a 3 dimensioni, proprio come disegniamo su carta.

Tuttavia, per provare l'esistenza del quadridimensionale, Minkowski ha speso molti sforzi.

Senza molte discussioni qui sulla relatività speciale, diamo un'occhiata direttamente a come il Tedesco il mago matematico ha dimostrato lo spazio a 4 dimensioni.

Minkowski e i suoi studi spaziali

Minkowski spazio-tempo

Lo spazio-tempo di Minkowski deve essere applicato alla trasformata di Lorentz, tenendo conto del problema dell'appropriata contrazione di tempo e lunghezza, e lo strumento di soluzione principale è il "Diagramma di Minkowski".

Da un punto di vista della struttura matematica, anche le metriche e le derivate di Minkowski lo hanno teoria dei gruppi , e in termini di varietà spazio-temporali come risultato dell'ipotesi della relatività speciale, gli intervalli spazio-temporali rappresentano l'invarianza, perché lo spazio-tempo curvo è Lorentz locale.

Trasformata di Lorentz

Entrambi lorentz si trasforma di Relatività speciale proporre il concetto di spazio-tempo assoluto, e l'osservazione dei fatti dipende dal sistema di riferimento dell'osservatore, quindi l'espressione di Minkowski dello spazio-tempo in matematica è ugualmente invarianza spazio-temporale.

Ma a causa dell'invarianza degli intervalli, la classificazione di qualsiasi vettore è la stessa in tutti i sistemi di riferimento relativi alla trasformata di Lorentz.

Trasformazione dei diagrammi di Minkowski

Quindi l'evento spaziale di Minkowski avrà una varietà di diversi insiemi di vettori per rappresentare il cono di luce di quell'evento.

La direzione del tempo e i cambiamenti spaziali fanno sì che lo spazio-tempo di Minkowski abbia insiemi diversi in quattro insiemi.

Nella geometria dello spazio-tempo, lo spazio di Minkowski ha una distinzione molto importante in termini di tempo.

Nello spazio 3D, Minkowski spazio-tempo ha una dimensione aggiuntiva le cui coordinate Xº sono derivati ​​dal tempo, in modo che la differenziazione della distanza soddisfi la formula.

Questo è anche quello che abbiamo detto in seguito, nello spazio 4-dimensionale ci sarà un riferimento temporale.

Studi correlati hanno perfezionato la successiva teoria della relatività speciale

Ma ciò che deve essere compreso qui è che l'esistenza del tempo non è il tempo come lo intendiamo generalmente.

Di solito il tempo che usiamo è il tempo assoluto nello spazio, ma lo spazio-tempo di Minkowski nella relatività speciale può essere espresso come l'invarianza di qualsiasi sistema di riferimento inerziale che osserva gli intervalli spazio-temporali.

Variazioni nelle diverse velocità

Cioè, la distanza 4D tra due eventi qualsiasi, questa simmetria rotazionale dell'esistenza dello spazio-tempo di Minkowski esprime cambiamenti nello spazio quadridimensionale.

Al contrario, il tempo nello spazio quadridimensionale funge da asse aggiuntivo ed è ortogonale agli altri tre assi.

Dalla struttura geometrica della matematica, lo spazio-tempo di Minkowski mantiene l'ortogonalità rispetto alle curve in rotazione iperbolica, mentre i diagrammi euclidei mantengono l'ortogonalità per rotazione.

Confronto dei diagrammi di Euclide con i diagrammi di Minkowski

Questa è l'ortogonalità iperbolica dello spazio-tempo di Minkowski, che è stato poi utilizzato nella relatività speciale per definire eventi simultanei.

Attraverso varie rappresentazioni matematiche, Minkowski ha dimostrato la rappresentazione dello spazio quadridimensionale, sebbene questa non sia la stessa della rappresentazione fisica generale dello spazio-tempo, ma l'applicazione della relatività verifica la correttezza dello spazio-tempo di Minkowski.

Cambiamenti nell'osservazione causati dall'espansione dello spazio-tempo

Come dovrebbe essere uno spazio quadridimensionale?

A causa dell'aggiunta di ulteriori gradi di libertà, la geometria in spazio quadridimensionale is più complesso rispetto alla geometria nello spazio tridimensionale.

Nel mondo tridimensionale, un cerchio può essere schiacciato in un cilindro, mentre nel Mondo a 4 dimensioni, appaiono diversi oggetti cilindrici diversi.

Il miglior modello di prova è la bottiglia di Klein, dove le curve possono formare nodi in tre dimensioni, ma le superfici non possono a meno che non si intersechino.

Tuttavia, nello spazio 4D, la variazione della curva può essere facilmente districata spostandosi nella quarta direzione e la superficie 2D può essere formata nello spazio 4D.

Genio matematico Minkowski: Dimostra che lo spazio quadridimensionale esiste davvero, cosa diventeranno le persone quando entreranno?

La bottiglia di Klein cambia

Quindi, come dovrebbe essere uno spazio quadridimensionale per gli esseri umani? E come sarà per le persone che entrano nello spazio quadridimensionale?

Attraverso l'immaginazione e l'analogia dimensionale, il modo più comune che utilizziamo è esprimere il mondo ad alta dimensione attraverso la proiezione, ma dopo essere entrati nello spazio quadridimensionale, tutto diventerà diverso.

Diagramma di scenario spaziale quadridimensionale

Nel mondo tridimensionale, possiamo facilmente immaginare immagini fisiche di diverse 3 dimensioni nella nostra mente e capire il 4-dimensionale possiamo applicare le modifiche in Lo spazio-tempo di Minkowski.

Tuttavia, su quattro dimensioni, ogni asse avrà un cubo, quindi le quattro dimensioni vengono moltiplicate per 2 facce e ogni 8 facce formano una superficie.

Il rosso è il cubo a cui viene aggiunta la dimensione

A causa dell'aumento delle dimensioni e del cambiamento del movimento, la struttura nello spazio quadridimensionale cambierà in varie forme a seconda dell'angolo dell'osservatore, e dal punto di vista della visione umana, nessuno sa esattamente quale sia la vera forma dell'oggetto in questo spazio.

Se ancora non riesci a capire molto bene cosa sta succedendo nello spazio quadridimensionale, guarda il diagramma seguente.

Focalizza i tuoi occhi su questa immagine e troverai...

Poiché il mondo in cui vivono gli esseri umani è a struttura tridimensionale, non possiamo capire veramente lo spazio quadridimensionale, ma solo da grafica matematica, e anche così, ci saranno ancora molte strutture incomprensibili.

Se stai fantasticando di entrare nello spazio a 4 dimensioni, è probabile che la realtà della situazione sia molto complicata, perché le persone che entrano nello spazio a 4 dimensioni moriranno rapidamente.

Creature 3D nello spazio a 4 dimensioni

Dalla bottiglia di Klein possiamo vedere che le cose del mondo tridimensionale non esistono nello spazio quadridimensionale. Dopo essere entrati nel spazio bidimensionale, la struttura atomica di tutta la materia diventerà diversa e gli orbitali atomici conterranno più elettroni.

Quindi in questa dimensione, alcuni elementi metallici diventano gas, come il magnesio.

Allo stesso modo, i nostri corpi subiscono cambiamenti molto strani, in cui la maggior parte degli elementi su cui facciamo affidamento nel corpo falliscono a causa di cambiamenti nelle dimensioni spaziali, dove le funzioni che funzionano correttamente nello spazio tridimensionale falliscono.

teoricamente, le persone saranno scomposte nello spazio a 4 dimensioni, e supponendo che le persone possano vivere in questo momento, allora potremmo vedere vari frammenti del corpo che si muovono nello spazio a 4 dimensioni.

Le persone che entrano nello spazio quadridimensionale possono essere così

In effetti, gli esseri viventi nello spazio tridimensionale non hanno significato nello spazio quadridimensionale.

Come esempio molto semplice, un pittore può disegnare un ritratto o un animale molto reale su un pezzo di carta, ma la struttura bidimensionale non può mostrare i loro organi interni.

Pertanto, c'è solo una "superficie" nel mondo bidimensionale e non esiste il concetto di "dentro" e "esterno" nel mondo bidimensionale.

Quindi, se gli oggetti in 2 dimensioni possono in qualche modo entrare nel mondo 3D, crolleranno anche perché non c'è supporto tridimensionale.

Un concetto simile è un esempio di essere umano, perché dopo essere entrati nella 4 dimensione, non abbiamo 4 dimensioni di mani, piedi e corpi, quindi i cambiamenti da qualsiasi direzione possono distruggere il corpo umano.

Di fronte ai complessi cambiamenti nello spazio, Minkowski spazio-tempo ha dato una spiegazione ragionevole e l'ha espresso in un linguaggio matematico, che è stato molto grande nel 20° secolo.

È anche la ricerca di Minkowski che fa capire alle persone che il tempo e lo spazio sono un continuum spazio-temporale e sono accoppiati insieme in 4 dimensioni.

Tuttavia, un tale genio e maestro della matematica non poteva sfuggire al dolore, e quando Minkowski aveva 44 anni, dovette affrontare la morte per l'esordio di appendicite.

A causa della mancanza di cure mediche in quel momento, la chirurgia non riuscì a risolvere il problema dell'appendicite e morì nel 1909.

Tuttavia, il suo studente Albert Einstein ha fatto un buon lavoro nel portare lo spazio-tempo di Minkowski nella sua teoria, che è anche il suo grande punto, e alla fine ha ottenuto la teoria della relatività.

Forse la realtà è come lo spazio a 4 dimensioni e non sappiamo mai come sarà il prossimo cambio di direzione.

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