Przestrzeń czterowymiarowa naprawdę istnieje, czym staną się ludzie, gdy wejdą?

Kropka nie może reprezentować rzeczywistego obiektu, dwuwymiarowa płaszczyzna nie może pokazać pełnego obrazu obiektu, trójwymiarowa struktura dopełnia opis świata, jak więc reprezentować 4-wymiarową przestrzeń?

Problem ten nie został początkowo rozwinięty aż do wczesne 20 wiek, ale częściej za pomocą języka matematycznego, aby wyrazić stan 4-wymiarowej przestrzeni.

Ten problem akademicki udoskonalił później teorię względności Einsteina, ale jako mentor Einsteina, Niemiec matematyk Hermanna Minkowskiego teoretyczna analiza przestrzeni wielowymiarowych dała mu kluczową pozycję w środowisku matematycznym.

Ale wcześniej nikt nie wiedział, co Przestrzeń dwuwymiarowa wyglądało, ale ściśle mówiąc, teraz było tak samo.

Ale dzięki opisom matematycznym i zrozumieniu modelu, możemy teraz wywnioskować projekcję 4-wymiarowej przestrzeni w 3-wymiarowym świecie ze świata 3-wymiarowego, tak jak rysujemy na papierze.

Jednak, aby udowodnić istnienie 4-wymiaru, Minkowskiego poświęcił dużo wysiłku.

Bez długiej dyskusji na temat szczególnej teorii względności spójrzmy bezpośrednio na to, jak niemiecki matematyczny czarodziej udowodnił 4-wymiarową przestrzeń.

Minkowski i jego studia przestrzenne

Czasoprzestrzeń Minkowskiego

Czasoprzestrzeń Minkowskiego musi być zastosowana do transformacji Lorentza, biorąc pod uwagę problem odpowiedniego skrócenia czasu i długości, a głównym narzędziem rozwiązania jest „Schemat Minkowskiego".

Z punktu widzenia struktury matematycznej metryki i pochodne Minkowskiego również mają teoria grup , a pod względem rozmaitości czasoprzestrzennych w wyniku hipotezy szczególnej teorii względności , przedziały czasoprzestrzenne reprezentują niezmienność , ponieważ zakrzywiona czasoprzestrzeń jest lokalnym Lorentzem.

Przekształcenie Lorentza

Obie przekształcenia Lorentza i szczególna teoria względności zaproponować koncepcję absolutna czasoprzestrzeń, a obserwacja faktów zależy od układu odniesienia obserwatora, więc wyrażenie czasoprzestrzeni Minkowskiego w matematyce jest w równym stopniu niezmiennością czasoprzestrzenną.

Jednak ze względu na niezmienność przedziałów klasyfikacja dowolnego wektora jest taka sama we wszystkich układach odniesienia związanych z transformacją Lorentza.

Transformacja diagramów Minkowskiego

Tak więc wydarzenie przestrzenne Minkowskiego będzie miało wiele różnych zestawów wektorowych, które będą reprezentować stożek świetlny tego wydarzenia.

Kierunek czasu i zmiany przestrzenne powodują, że czasoprzestrzeń Minkowskiego ma różne zbiory w czterech zbiorach.

W geometrii czasoprzestrzeni przestrzeń Minkowskiego ma bardzo ważne rozróżnienie czasowe.

W przestrzeni 3D, czasoprzestrzeń Minkowskiego ma dodatkowy wymiar, którego współrzędne Xº pochodzą od czasu, tak aby zróżnicowanie odległości spełniało formułę.

Tak też powiedzieliśmy później, w czterowymiarowej przestrzeni będzie odniesienie do czasu.

Powiązane badania udoskonaliły późniejszą szczególną teorię względności

Ale trzeba tu zrozumieć, że istnienie czasu nie jest czasem, jak go powszechnie rozumiemy.

Zwykle czas, którego używamy, jest czasem bezwzględnym w przestrzeni, ale czasoprzestrzeń Minkowskiego w szczególnej teorii względności może być wyrażona jako niezmienność dowolnego bezwładnościowego układu odniesienia obserwującego przedziały czasoprzestrzenne.

Różnice w różnych prędkościach

Czyli odległość 4D między dowolnymi dwoma zdarzeniami, ta obrotowa symetria istnienia czasoprzestrzeni Minkowskiego wyraża zmiany w przestrzeni 4-wymiarowej.

Natomiast czas w czterowymiarowej przestrzeni działa jako dodatkowa oś i jest prostopadły do ​​pozostałych trzech osi.

Z geometrycznej struktury matematyki czasoprzestrzeń Minkowskiego zachowuje ortogonalność względem krzywych w obrocie hiperbolicznym, podczas gdy diagramy euklidesowe zachowują ortogonalność przez obrót.

Porównanie diagramów Euklidesa z diagramami Minkowskiego

Jest to hiperboliczna ortogonalność czasoprzestrzeni Minkowskiego, którą później wykorzystano w szczególnej teorii względności do zdefiniowania zdarzeń symultanicznych.

Poprzez różne reprezentacje matematyczne Minkowski udowodnił reprezentację czterowymiarowej przestrzeni, choć nie jest to to samo, co ogólna fizyczna reprezentacja czasoprzestrzeni, ale zastosowanie teorii względności weryfikuje poprawność czasoprzestrzeni Minkowskiego.

Zmiany w obserwacji spowodowane ekspansją czasoprzestrzeni

Jak powinna wyglądać czterowymiarowa przestrzeń?

Ze względu na dodanie dodatkowych stopni swobody geometria w przestrzeń czterowymiarowa is bardziej złożony niż geometria w przestrzeni trójwymiarowej.

W świecie trójwymiarowym koło można wcisnąć w cylinder, natomiast w 4-wymiarowy świat, pojawia się kilka różnych cylindrycznych obiektów.

Najlepszym wzorem dowodowym jest butelka Kleina, w której krzywe mogą tworzyć węzły w trzech wymiarach, ale powierzchnie nie mogą, chyba że się przecinają.

Jednak w przestrzeni 4D zmienność krzywej można łatwo rozplątać, przesuwając w czwartym kierunku, a powierzchnię 2D można utworzyć w przestrzeni 4D.

Geniusz matematyczny Minkowski: Udowodnij, że czterowymiarowa przestrzeń naprawdę istnieje, czym staną się ludzie po wejściu?

Zmiany w butelce Kleina

Jak więc powinna wyglądać czterowymiarowa przestrzeń dla człowieka? A jak to będzie wyglądać dla ludzi, którzy wejdą w czterowymiarową przestrzeń?

Poprzez wyobraźnię i analogię wymiarową najczęściej używamy sposobu wyrażania świata wysokowymiarowego poprzez projekcję, ale po wejściu w czterowymiarową przestrzeń wszystko stanie się inne.

Czterowymiarowy diagram scenariusza przestrzennego

W trójwymiarowym świecie możemy łatwo wyobrazić sobie fizyczne obrazy różnych 3 wymiarów w naszych umysłach i zrozumieć 4-wymiarowy możemy zastosować zmiany w Czasoprzestrzeń Minkowskiego.

Jednak w czterech wymiarach każda oś będzie miała sześcian, więc cztery wymiary są pomnożone przez 2 ściany, a każde 8 ścian tworzy powierzchnię.

Czerwony to sześcian, do którego dodawany jest wymiar

Ze względu na wzrost wymiaru i zmianę ruchu, struktura w 4-wymiarowej przestrzeni będzie zmieniać się w różne formy w zależności od kąta obserwatora, a z perspektywy ludzkiego widzenia nikt nie wie dokładnie, jaka jest rzeczywista forma obiektu w tej przestrzeni.

Jeśli nadal nie możesz bardzo dobrze zrozumieć, co dzieje się w czterowymiarowej przestrzeni, spójrz na poniższy diagram.

Skup wzrok na tym zdjęciu, a znajdziesz…

Ponieważ świat, w którym żyją ludzie, jest Struktura trójwymiarowa, nie możemy naprawdę zrozumieć 4-wymiarowej przestrzeni, ale tylko z grafika matematyczna, a mimo to nadal będzie wiele niezrozumiałych struktur.

Jeśli fantazjujesz o wejściu w 4-wymiarową przestrzeń, rzeczywistość może być bardzo skomplikowana, ponieważ ludzie, którzy wejdą w 4-wymiarową przestrzeń, szybko umrą.

Stworzenia 3D w 4-wymiarowej przestrzeni

Z butelki Kleina widzimy, że rzeczy świata trójwymiarowego nie istnieją w przestrzeni czterowymiarowej. Po wejściu do Przestrzeń dwuwymiarowa, struktura atomowa całej materii stanie się inna, a orbitale atomowe będą zawierać więcej elektronów.

Tak więc w tym wymiarze niektóre metaliczne pierwiastki stają się gazami, na przykład magnez.

Podobnie nasze ciała przechodzą bardzo dziwne zmiany, gdzie większość elementów, na których polegamy w ciele, zawodzi z powodu zmian w wymiarach przestrzennych, gdzie zawodzą funkcje, które funkcjonują prawidłowo w przestrzeni trójwymiarowej.

Teoretycznie ludzie będą rozkładani w 4-wymiarowej przestrzenii zakładając, że ludzie mogą żyć w tym czasie, możemy zobaczyć różne fragmenty ciała poruszające się w czterowymiarowej przestrzeni.

Ludzie, którzy wchodzą w czterowymiarową przestrzeń, mogą tak wyglądać

W rzeczywistości żywe istoty w przestrzeni trójwymiarowej nie mają znaczenia w przestrzeni czterowymiarowej.

Jako bardzo prosty przykład, malarz może narysować bardzo prawdziwy portret lub zwierzę na kartce papieru, ale dwuwymiarowa struktura nie może pokazać ich organów wewnętrznych.

Dlatego w dwuwymiarowym świecie istnieje tylko „powierzchnia”, aw dwuwymiarowym świecie nie ma pojęcia „wewnątrz” i „na zewnątrz”.

Tak więc, jeśli obiekty w 2 wymiarach mogą w jakiś sposób wejść do świata 3D, również się zapadną, ponieważ nie ma trójwymiarowego wsparcia.

Podobna koncepcja jest przykładem człowieka, ponieważ po wejściu w 4 wymiar nie mamy 4 wymiarów rąk, stóp i ciał, wtedy zmiany z dowolnego kierunku mogą zniszczyć ludzkie ciało.

W obliczu złożonych zmian w przestrzeni czasoprzestrzeń Minkowskiego dała rozsądne wyjaśnienie i wyrażał to w języku matematycznym, który był bardzo dobry w XX wieku.

To także badania Minkowskiego uświadamiają ludziom, że czas i przestrzeń są kontinuum czasoprzestrzennym i są sprzężone w 4 wymiarach.

Jednak taki geniusz i mistrz matematyki nie mógł uciec od bólu, a gdy Minkowski miał 44 lata, musiał stawić czoła śmierci z powodu początku zapalenie wyrostka robaczkowego.

Z powodu braku w tym czasie opieki medycznej operacja nie mogła rozwiązać problemu zapalenia wyrostka robaczkowego i zmarł w 1909 roku.

Jednak jego uczeń Albert Einstein wykonał dobrą robotę, wprowadzając czasoprzestrzeń Minkowskiego do swojej teorii, co jest również jego wielkim punktem, iw końcu dostał teorię względności.

Być może rzeczywistość jest jak czterowymiarowa przestrzeń i nigdy nie wiemy, jak będzie wyglądać następna zmiana kierunku.

Bądź pierwszym komentarzem

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.


*