Возможно ли представить 4-ехмерное пространство? И если нет - то в чем заключен механизм, запрещающий нам это сделать?

5120
5
0
9 декабря
22:51
декабрь
2015

Мозг не может представить более чем 3 измерения пространства. Есть несколько причин, во-первых, с нашей точки зрения, 4D пространства не существует, это главная проблема - нельзя просто его придумать, описать его законы, когда мы их не используем. Во-вторых мы не знаем, что описывает четвертая ось [W], если она существует. Разговоры про время t и прочее конечно хороши, но это и подобное невозможно [пока] применить физически и даже представить сложно.

Когда представляем двухмерное пространство, такое как лист тетради, мы подразумеваем на нем рисунки по точкам, как двухмерные, так и трехмерные. Например мы можем нарисовать как обычную линию, так и [трехмерный] куб, прибегая к формулам [ортогональной векторной] проекции, вроде уже в 9 классе это часто делают, когда на доске рисуют подобие куба. Составные линии мы строим по векторам, проецированным из трехмерного пространства на плоскость [доски]. Пригласив художника с тенями мы можем превратить наш каркас в полноценный 3D-рисунок, симулируя отражения света на поверхности куба (например, по формуле Ламберта).

Но если брать трехмерное пространство - коробку с мячиками, мы не имеем ни малешего понятия о том, проекцией чего являются [трехмерные] точки, описывающие эти фигуры (тела). Существует несколько теорий, самые популярные их которых - "теория струн", теория четырехмерного пространства Калаби - Яу (wikipedia.org), являющиеся частью теории струн. Эти теории пытаются описать устройство нашего [теоретически четырехмерного] мира...

Ответ на вопрос "какие механизмы запрещают нам представить четырехмерное пространство" - недостаток информации. Представьте, что автор спрессовал наш мир в абсолютную плоскость, и все стало двухмерным. Тогда мы [никогда] не сможем открыть трехмерное пространство, потому что у нас не будет доказательств его существования, соответственно, мы не сможем вывести его законы. Но правда ли, что наш мир трехмерный и не более? Ученым еще нужно доказать, как на практике выглядит пространство, если оно сложнее трехмерного.

Мы понимаем трехмерное пространство только потому что оно осязаемо. Даже если если есть другие "оси" (плоскости, т.п.) в пространстве, у нас нет органов восприятия, связанных с ним, мы не получаем таких данных.

Не надо путать четырехмерные, пятимерные и другие фигуры из математики с физикой реального пространства - это разные вещи.

Dmitrij IgorevichОтвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
23
27
декабрь
2015

Хорошие и развернутые были предыдущие ответы и я с ними согласен. Хочу поделиться своими знаниями и представлениями в этой области и ответить на вопрос возможно ли представить. Сразу отвечу, ДА-ВОЗМОЖНО.

Мы пытаемся представить 4-е измерение (время опустим) физически (то есть протянуть в него руку, посмотреть в него, и тп...), и тем самым ощутить и "попробовать" его. И как было правильно сказано это невозможно (или все таки возможно???) , так как мы живем и ограничены 3-я пространствами. Хороший пример: жука заставить жить и бегать на листе мебиуса (С двойным листом мебиуса еще интереснее получается). Жук всю жизнь будет думать что он живет на плоском листе и ему никогда не перебраться на другую его сторону. Он при всем своем желании не увидит, не почувствует обратную сторону. Но мы то с вами знаем что он живет и бегает по обеим сторонам листа мебиуса. И что лист мебиуса не 2D а 3D.

Переходим к 4D. Далее чисто гипотезы и фантазии, но отвечающие на вопрос можем ли мы себе это представить.

Что если 4-е и последующие измерения они, как бы это выразится, не физические а пространственно глубже.

Ну к примеру 4-ым измерением может быть наша жизнь. Проживая нашу жизнь мы отмеряем очередной рубеж на 4-ом измерении и все повторяется вновь но понятное дело с изменениями. Я это легко могу вообразить и представить у себя в голове. Просто мы ограничены своей жизнью, чтобы это доказать (вспомним жука - он тоже может это представить, если придумает лист мебиуса, но доказать это никогда не сможет)

Или 4-е измерение может быть реализовано (не помню где это я слышал или читал) из квантовой теории. Каждый момент времени наше пространство для каждого из нас раздваивается и мы существуем в бесконечных количествах копиях самого себя. И это все и по оси X, Y, Z. Таким образом образуется 4-е, 5-е и 6-е измерение. То есть в одном 3D измерении я сейчас отвечаю на данный вопрос, а в другом - нет. Лично я это тоже легко себе представляю.

Ну и для того чтобы порадовать оппонентов данного ответа, отвечу наоборот. Возможно мы не можем представить более трех измерений потому что мы эти измерения сами же и придумали и их вообще нет. В природе нет X Y и Z. И вообще возможно что во вселенной всего одно измерение. А может и его нет вовсе. Ведь если, к примеру) мир на 100% детерминирован то все наши действия определяют будущее, как и наше настоящее было предопределено прошлым и тд и тп. И возможно это измерение Большой Взрыв или сам Бог.

Или если уж совсем фантазировать то, возможно (если взять во внимание квантовую запущенность и НЕдетерминированность мира) измерений не существует вовсе (или их бесконечность) а все подлежит хаосу и невозможностью что либо измерить и познать.

7
0
декабрь
2015

При большой тренировке, я уверен, человек сможет понять четырёхмерное пространство. То есть, он сможет эффективно в нём ориентироваться, отвечать на "каверзные" вопросы и т. п.

Если это считается, что человек "представляет" себе четырёхмерное пространство, то тогда ответ "да, возможно". Другое дело, что он не сможет его вам наглядно нарисовать так, чтобы и вы тоже его поняли.

Каков механизм, затрудняющий людям понимание четырёхмерного пространства? Простой. Четырёхмерное пространство людям совершенно не было нужно для успешной эволюции. Люди живут в трёх измерениях. Чтобы выполнять все повседневные задачи, получать еду и избегать опасностей, необходимо очень хорошее понимание трёхмерного пространства. Поэтому за миллиард лет мозг стал экспертом в трёхмерном пространстве. Это необходимость. Также мозг умеет держать тело в равновесии (а это очень сложно, если вдуматься), умеет отличать множество вкусов, умеет воссоздавать картину происходящего, глядя на мир двумерным зрением. Очень много всего, что нужно, мозг умеет.

Он сумел бы и в четырёхмерном пространстве разобраться. Но - зачем?

Почему четырёхмерное пространство невозможно представить зрительно. Потому что у человека нет совершенно никакого инструмента для взаимодействия с четырёхмерным пространством. Ни одно из чувств не работает в четырёх измерениях. Для того, чтобы "зрительно представить" себе четырёхмерное пространство, нужно сперва мысленно представить себе, что вы - четырёхмерное существо, живущее в четырёхмерном мире, что у вас есть четырёхмерные глаза. Я думаю, что при должном количестве практики, всё это можно в общих чертах уложить у себя в голове и понять четырёхмерное пространство. Но объяснить, описать это другому человеку вы это сможете только тогда, когда и он тоже сперва представит себя четырёхмерным. Нужен некий базовый опыт, базовые чувства. Подобно тому как ребёнок сам учится в детстве: видеть, ориентироваться, ходить.

Ну и, конечно, всё это будет гораздо труднее и медленнее. Потому что эволюционно мозг оптимизирован именно под три измерения.

P. S. Поскольку вопрос отнесён к разделу "математика", я не рассматривал вопрос глубины 4-го пространства, форму пространства и т. д., что могло бы иметь значение в физике. Я взял 4-ю размерность без каких-либо искривлений и ограничений: бесконечная прямая, ортогональная остальным трём.

4
8
показать ещё 3 ответа
Если вы знаете ответ на этот вопрос и можете аргументированно его обосновать, не стесняйтесь высказаться
Ответить самому
Выбрать эксперта