4-dimensionale ruimte bestaat echt, wat zullen mensen worden als ze binnenkomen?

Een punt kan het werkelijke object niet vertegenwoordigen, het tweedimensionale vlak kan niet het volledige beeld van het object weergeven, de driedimensionale structuur voltooit de beschrijving van de wereld, dus hoe moet de 4-dimensionale ruimte worden weergegeven?

Dit probleem werd aanvankelijk niet uitgewerkt tot de begin 20e eeuw, maar vaker door wiskundige taal om de toestand van de 4-dimensionale ruimte uit te drukken.

Dit academische probleem perfectioneerde later Einsteins relativiteitstheorie, maar als Einsteins mentor, de Duitser wiskundige Hermann Minkowski's theoretische analyse van hoogdimensionale ruimten gaf hem een ​​centrale positie in de wiskundige gemeenschap.

Maar daarvoor wist niemand wat een 4-dimensionale ruimte leek, maar strikt genomen was het nu hetzelfde.

Maar met wiskundige beschrijvingen en modelbegrip, we kunnen nu de projectie van de 4-dimensionale ruimte in de 3-dimensionale wereld afleiden uit de 3-dimensionale wereld, net zoals we op papier tekenen.

Echter, om het bestaan ​​van de 4-dimensionale te bewijzen, Minkowski veel moeite heeft gedaan.

Laten we, zonder veel discussie hier over de speciale relativiteitstheorie, direct kijken naar hoe de Duits wiskundige tovenaar bewees 4-dimensionale ruimte.

Minkowski en zijn ruimtelijke studies

Minkowski ruimte-tijd

Minkowski-ruimtetijd moet worden toegepast op de Lorentz-transformatie, rekening houdend met het probleem van de juiste tijd- en lengtecontractie, en het belangrijkste hulpmiddel voor de oplossing is de "Minkowski-diagram'.

Vanuit een wiskundig structuuroogpunt hebben Minkowski's metrieken en afgeleiden ook: groepentheorie , en in termen van ruimte-tijd variëteiten als resultaat van de hypothese van speciale relativiteit , ruimte-tijd intervallen vertegenwoordigen invariantie , omdat gekromde ruimte-tijd lokale Lorentz is.

Lorentz-transformatie

Te gebruiken zowel lorentz transformeert en speciale relativiteit stel het concept voor van absolute ruimte-tijd, en de waarneming van feiten hangt af van het referentiesysteem van de waarnemer, dus Minkowski's uitdrukking van ruimte-tijd in de wiskunde is evenzeer ruimte-tijd-invariantie.

Maar vanwege de invariantie van de intervallen is de classificatie van elke vector hetzelfde in alle referentieframes die verband houden met de Lorentz-transformatie.

Transformatie van Minkowski-diagrammen

Dus de ruimtelijke gebeurtenis van Minkowski zal een verscheidenheid aan verschillende vectorsets hebben om de lichtkegel van die gebeurtenis weer te geven.

De richting van de tijd en de ruimtelijke veranderingen zorgen ervoor dat Minkowski ruimte-tijd verschillende verzamelingen heeft in vier verzamelingen.

In de meetkunde van ruimte-tijd heeft de Minkowski-ruimte een zeer belangrijk onderscheid in termen van tijd.

In 3D-ruimte, Minkowski ruimte-tijd heeft een extra dimensie waarvan de coördinaten Xº zijn afgeleid van tijd, zodat de afstandsdifferentiatie voldoet aan de formule.

Dit is ook wat we later zeiden, in de 4-dimensionale ruimte zal er een tijdreferentie zijn.

Verwante studies hebben de latere speciale relativiteitstheorie verfijnd

Maar wat hier moet worden begrepen, is dat het bestaan ​​van tijd geen tijd is zoals we die over het algemeen begrijpen.

Gewoonlijk is de tijd die we gebruiken absolute tijd in de ruimte, maar Minkowski-ruimtetijd in de speciale relativiteitstheorie kan worden uitgedrukt als de invariantie van elk traagheidsreferentieframe dat ruimte-tijdintervallen observeert.

Variaties in verschillende snelheden

Dat wil zeggen, de 4D-afstand tussen twee willekeurige gebeurtenissen, deze rotatiesymmetrie van het bestaan ​​van Minkowski-ruimtetijd drukt veranderingen in de 4-dimensionale ruimte uit.

Daarentegen fungeert de tijd in de vierdimensionale ruimte als een extra as en staat loodrecht op de andere drie assen.

Vanuit de geometrische structuur van de wiskunde behoudt Minkowski ruimte-tijd de orthogonaliteit over krommen in hyperbolische rotatie, terwijl Euclidische diagrammen orthogonaliteit behouden door rotatie.

Vergelijking van Euclid-diagrammen met Minkowski-diagrammen

Dit is de hyperbolische orthogonaliteit van Minkowski's ruimte-tijd, die later in de speciale relativiteitstheorie werd gebruikt om gelijktijdige gebeurtenissen te definiëren.

Door middel van verschillende wiskundige representaties bewees Minkowski de representatie van 4-dimensionale ruimte, hoewel dit niet hetzelfde is als de algemene fysieke ruimte-tijd representatie, maar de toepassing van relativiteit verifieert de juistheid van Minkowski's ruimte-tijd.

Veranderingen in waarneming veroorzaakt door de uitbreiding van ruimte-tijd

Hoe moet een 4-dimensionale ruimte eruit zien?

Door de toevoeging van extra vrijheidsgraden is geometrie in vierdimensionale ruimte is complexer dan geometrie in de driedimensionale ruimte.

In de driedimensionale wereld kan een cirkel in een cilinder worden geperst, terwijl in de 4-dimensionale wereld, er verschijnen verschillende cilindrische objecten.

Het beste bewijspatroon is de Klein-fles, waar rondingen knopen kunnen vormen in drie dimensies, maar oppervlakken niet tenzij ze elkaar kruisen.

In de 4D-ruimte kan de variatie van de curve echter gemakkelijk worden ontward door in de vierde richting te bewegen, en het 2D-oppervlak kan in de 4D-ruimte worden gevormd.

Wiskundig genie Minkowski: Bewijs dat 4-dimensionale ruimte echt bestaat, wat zullen mensen worden als ze binnenkomen?

Klein fles veranderingen

Dus hoe zou een 4-dimensionale ruimte eruit moeten zien voor mensen? En hoe zal het eruit zien voor mensen die de 4-dimensionale ruimte betreden?

Door middel van verbeeldingskracht en dimensionale analogie is de meest gebruikelijke manier die we gebruiken om de hoogdimensionale wereld uit te drukken door middel van projectie, maar na het betreden van de 4-dimensionale ruimte zal alles anders worden.

Vierdimensionaal ruimtelijk scenariodiagram

In de driedimensionale wereld kunnen we ons gemakkelijk fysieke beelden van verschillende 3 dimensies in onze geest voorstellen en begrijpen de 4-dimensionale we kunnen de wijzigingen toepassen in Minkowski's ruimte-tijd.

Op vier dimensies heeft elke as echter een kubus, dus de vier dimensies worden vermenigvuldigd met 2 vlakken en elke 8 vlakken vormen een oppervlak.

Rood is de kubus waaraan de dimensie wordt toegevoegd

Door de toename in dimensie en de verandering van beweging, zal de structuur in de 4-dimensionale ruimte in verschillende vormen veranderen, afhankelijk van de hoek van de waarnemer, en vanuit het perspectief van de menselijke visie, weet niemand precies wat de echte vorm van het object in deze ruimte is.

Als je nog steeds niet goed begrijpt wat er in de 4-dimensionale ruimte gebeurt, kijk dan naar het volgende diagram.

Richt je ogen op deze foto en je zult zien...

Aangezien de wereld waarin mensen leven een 3-dimensionale structuur, we kunnen de 4-dimensionale ruimte niet echt begrijpen, maar alleen vanuit wiskundige afbeeldingen, en toch zullen er nog veel onbegrijpelijke structuren zijn.

Als je fantaseert over het betreden van de 4-dimensionale ruimte, is de realiteit van de situatie waarschijnlijk erg gecompliceerd, omdat mensen die de 4-dimensionale ruimte binnengaan snel zullen sterven.

3D-wezens in een 4-dimensionale ruimte

Uit de Klein-fles kunnen we zien dat de dingen van de driedimensionale wereld niet bestaan ​​in de vierdimensionale ruimte. Na het betreden van de 4-dimensionale ruimte, zal de atomaire structuur van alle materie anders worden en zullen de atomaire orbitalen meer elektronen bevatten.

Dus in deze dimensie worden sommige metalen elementen gassen, zoals magnesium.

Evenzo ondergaan onze lichamen zeer vreemde veranderingen, waarbij de meeste elementen waarop we in het lichaam vertrouwen falen vanwege veranderingen in ruimtelijke dimensies, waar functies die goed functioneren in de driedimensionale ruimte falen.

theoretisch mensen zullen worden ontleed in de 4-dimensionale ruimte, en ervan uitgaande dat mensen in deze tijd kunnen leven, dan kunnen we verschillende lichaamsfragmenten zien bewegen in de 4-dimensionale ruimte.

Mensen die de 4-dimensionale ruimte binnengaan, kunnen zo zijn

In feite hebben levende wezens in de driedimensionale ruimte geen betekenis in de vierdimensionale ruimte.

Een heel eenvoudig voorbeeld: een schilder kan een heel echt portret of dier op een stuk papier tekenen, maar de 2-dimensionale structuur kan hun interne organen niet laten zien.

Daarom is er alleen een "oppervlak" in de 2-dimensionale wereld, en er is geen concept van "binnen" en "buiten" in de 2-dimensionale wereld.

Dus als objecten in 2 dimensies op de een of andere manier de 3D-wereld kunnen betreden, zullen ze ook instorten omdat er geen driedimensionale ondersteuning is.

Een soortgelijk concept is een voorbeeld van een mens, want na het betreden van de 4 dimensie hebben we geen 4 dimensies van handen, voeten en lichamen, dan kunnen veranderingen vanuit elke richting het menselijk lichaam vernietigen.

In het licht van de complexe veranderingen in de ruimte gaf Minkowski ruimte-tijd een redelijke verklaring en uitgedrukt in wiskundige taal, die zeer groot was in de 20e eeuw.

Het is ook Minkowski's onderzoek dat mensen doet beseffen dat tijd en ruimte een ruimte-tijd continuüm zijn en in 4 dimensies aan elkaar gekoppeld zijn.

Maar zo'n genie en meester van wiskunde kon niet aan de pijn ontsnappen, en toen Minkowski 44 jaar oud was, moest hij de dood onder ogen zien als gevolg van het begin van appendicitis.

Door het gebrek aan medische zorg in die tijd kon een operatie het probleem van blindedarmontsteking niet oplossen en hij stierf in 1909.

Maar zijn leerling Albert Einstein heeft goed werk geleverd door Minkowski ruimte-tijd in zijn theorie te brengen, wat ook zijn grote punt is, en hij kreeg eindelijk de relativiteitstheorie.

Misschien is de realiteit als een 4-dimensionale ruimte, en weten we nooit hoe de volgende richtingsverandering eruit zal zien.

Wees de eerste om te reageren

Laat een reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd.


*