Какие существуют измерения, кроме трехмерного. Четырехмерное пространство Где используют трехмерное пространство

Еще из школьного курса алгебры и геометрии мы знаем о понятии трехмерного пространства. Если разобраться, сам термин «трехмерное пространство» определяется как система координат с тремя измерениями (это знают все). По сути, описать любой объемный объект можно при помощи длины, ширины и высоты в классическом понимании. Однако давайте, как говорится, копнем несколько глубже.

Что такое трехмерное пространство

Как уже стало ясно, понимание трехмерного пространства и объектов, способных существовать внутри него, определяется тремя основными понятиями. Правда, в случае с точкой это именно три значения, а в случае с прямыми, кривыми, ломаными линиями или объемными объектами соответствующих координат может быть больше.

В данном случае все зависит именно от типа объекта и применяемой системы координат. Сегодня наиболее распространенной (классической) считается Декартова система, которую иногда еще называют прямоугольной. Она и некоторые другие разновидности будут рассмотрены несколько позже.

Кроме всего прочего, здесь нужно разграничивать абстрактные понятия (если можно так сказать, бесформенные) вроде точек, прямых или плоскостей и фигуры, обладающие конечными размерами или даже объемом. Для каждого из таких определений существуют и свои уравнения, описывающие их возможное положение в трехмерном пространстве. Но сейчас не об этом.

Понятие точки в трехмерном пространстве

Для начала определимся, что представляет собой точка в трехмерном пространстве. В общем-то, ее можно назвать некой основной единицей, определяющей любую плоскую или объемную фигуру, прямую, отрезок, вектор, плоскость и т. д.

Сама же точка характеризуется тремя основными координатами. Для них в прямоугольной системе применяются специальные направляющие, называемые осями X, Y и Z, причем первые две оси служат для выражения горизонтального положения объекта, а третья относится к вертикальному заданию координат. Естественно, для удобства выражения положения объекта относительно нулевых координат в системе приняты положительные и отрицательные значения. Однако же сегодня можно найти и другие системы.

Разновидности систем координат

Как уже говорилось, прямоугольная система координат, созданная Декартом, сегодня является основной. Тем не менее в некоторых методиках задания местоположения объекта в трехмерном пространстве применяются и некоторые другие разновидности.

Наиболее известными считаются цилиндрическая и сферическая системы. Отличие от классической состоит в том, что при задании тех же трех величин, определяющих местоположение точки в трехмерном пространстве, одно из значений является угловым. Иными словами, в таких системах используется окружность, соответствующая углу в 360 градусов. Отсюда и специфичное задание координат, включающее такие элементы, как радиус, угол и образующая. Координаты в трехмерном пространстве (системе) такого типа подчиняются несколько другим закономерностям. Их задание в данном случае контролируется правилом правой руки: если совместить большой и указательный палец с осями X и Y, соответственно, остальные пальцы в изогнутом положении укажут на направление оси Z.

Понятие прямой в трехмерном пространстве

Теперь несколько слов о том, что представляет собой прямая в трехмерном пространстве. Исходя из основного понятия прямой, это некая бесконечная линия, проведенная через точку или две, не считая множества точек, расположенных в последовательности, не изменяющей прямое прохождение линии через них.

Если посмотреть на прямую, проведенную через две точки в трехмерном пространстве, придется учитывать по три координаты обеих точек. То же самое относится к отрезкам и векторам. Последние определяют базис трехмерного пространства и его размерность.

Определение векторов и базиса трехмерного пространства

Заметьте, это могут быть только три вектора, но вот троек векторов можно определить сколько угодно. Размерность пространства определяется количеством линейно-независимых векторов (в нашем случае - три). И пространство, в котором имеется конечное число таких векторов, называется конечномерным.

Зависимые и независимые векторы

Что касается определения зависимых и независимых векторов, линейно-независимыми принято считать векторы, являющиеся проекциями (например, векторы оси X, спроецированные на ось Y).

Как уже понятно, любой четвертый вектор является зависимым (теория линейных пространств). А вот три независимых вектора в трехмерном пространстве в обязательном порядке не должны лежать в одной плоскости. Кроме того, если определять независимые векторы в трехмерном пространстве, они не могут являться, так сказать, один продолжением другого. Как уже понятно, в рассматриваемом нами случае с тремя измерениями, согласно общей теории, можно построить исключительно только тройки линейно-независимых векторов в определенной системе координат (без разницы, какого типа).

Плоскость в трехмерном пространстве

Если рассматривать понятие плоскости, не вдаваясь в математические определения, для более простого понимания этого термина, такой объект можно рассматривать исключительно как двумерный. Иными словами, это бесконечная совокупность точек, у которых одна из координат является постоянной (константой).

К примеру, плоскостью можно назвать любое количество точек с разными координатами по осям X и Y, но одинаковыми координатами по оси Z. В любом случае одна из трехмерных координат остается неизменной. Однако это, так сказать, общий случай. В некоторых ситуациях трехмерное пространство может пересекаться плоскостью по всем осям.

Существует ли более трех измерений

Вопрос о том, сколько может существовать измерений, достаточно интересен. Как считается, мы живем не в трехмерном с классической точки зрения пространстве, а в четырехмерном. Кроме известных всем длины, ширины и высоты, такое пространство включает в себя еще и время существования объекта, причем время и пространство между собой взаимосвязаны достаточно сильно. Это доказал еще Эйнштейн в своей теории относительности, хотя это больше относится к физике, нежели к алгебре и геометрии.

Интересен и тот факт, что сегодня ученые уже доказали существование как минимум двенадцати измерений. Конечно, понять, что они собой представляют, сможет далеко не каждый, поскольку это относится скорее к некой абстрактной области, которая находится вне человеческого восприятия мира. Тем не менее факт остается фактом. И не зря же многие антропологи и историки утверждают, что наши пращуры могли иметь некие специфичные развитые органы чувств вроде третьего глаза, которые помогали воспринимать многомерную действительность, а не исключительно трехмерное пространство.

Кстати сказать, сегодня существует достаточно много мнений по поводу того, что экстрасенсорика тоже является одним из проявлений восприятия многомерного мира, и тому можно найти достаточно много подтверждений.

Заметьте, что современными базовыми уравнениями и теоремами описать многомерные пространства, отличающиеся от нашего четырехмерного мира, тоже не всегда представляется возможным. Да и наука в этой области относится скорее к области теорий и предположений, нежели к тому, что можно явно ощутить или, так сказать, потрогать или увидеть воочию. Тем не менее косвенные доказательства существования многомерных миров, в которых может существовать четыре и более измерений, сегодня ни у кого не вызывают сомнений.

Заключение

В целом же, мы очень кратко рассмотрели основные понятия, относящиеся к трехмерному пространству и базовым определениям. Естественно, существует множество частных случаев, связанных с разными системами координат. К тому же мы постарались особо не лезть в математические дебри для объяснения основных терминов только для того, чтобы вопрос, связанный с ними, был понятен любому школьнику (так сказать, объяснение «на пальцах»).

Тем не менее, думается, даже из таких простых трактовок можно сделать вывод о математическом аспекте всех составляющих, входящих в базовый школьный курс алгебры и геометрии.

Многомерные пространства - миф или реальность? Большинству из нас, или, возможно, всем нам невозможно представить мир, состоящий из более чем трех пространственных измерений. Правильно ли утверждение, что такой мир не может существовать? Или просто человеческий разум не способен вообразить дополнительные измерения - измерения, которые могут оказаться такими же реальными, как и другие вещи, которые мы не можем увидеть?

Мы достаточно часто слышим что-нибудь вроде «трехмерное пространство», или «многомерное пространство», или «четырехмерное пространство». Возможно, вы знаете, что мы живем в четырехмерном пространстве-времени. Что это означает и почему это интересно, почему математики и не только математики изучают такие пространства?

Илья Щуров - кандидат физико-математических наук, доцент кафедры высшей математики НИУ ВШЭ.

Jason Hise - Physics programmer at Ready at Dawn Studios, 4D geometry enthusiast. Автор анимированных моделей, представленных в данной статье.

ashgrowen - пикабушник, проиллюстрировавший в этой статье построение тессеракта и гиперкуба.

Давайте начнем с простого - начнем с одномерного пространства . Представим себе, что у нас есть город, который расположен вдоль дороги, и в этом городе есть только одна улица. Тогда мы можем каждый дом на этой улице закодировать одним числом - у дома есть номер, и этот номер однозначно определяет, какой дом имеется в виду. Люди, которые живут в таком городе, - можно считать, что они живут в таком одномерном пространстве. Жить в одномерном пространстве довольно скучно, и люди обычно живут не в одномерном пространстве.

Например, если мы говорим про города, то можно перейти от одномерного пространства к двумерному. Примером двумерного пространства является плоскость, а если мы продолжим нашу аналогию с городами, то это город, в котором можно расчертить улицы, допустим, перпендикулярно друг другу, как это сделано в Нью-Йорке, в центре Нью-Йорка. Там есть «стрит» и авеню, каждая из которых имеет свой номер, и вы можете задавать местоположение на плоскости, задавать два числа. Опять же, все мы знаем декартову систему координат, знакомую со школы, - каждая точка задается двумя числами. Это пример двумерного пространства .

Но если мы говорим про город типа центра Нью-Йорка, то на самом деле он является трехмерным пространством, потому что вам мало задать, например, конкретный дом, пусть даже вы зададите его пересечением какой-нибудь «стрит» и какой-нибудь авеню, - вам нужно будет задать еще и этаж, на котором находится нужная вам квартира. Это даст вам третье измерение - высоту. У вас получится трехмерное пространство , в котором каждая точка задается тремя числами.

Вопрос: что такое четырехмерное пространство ? Представить его себе не так-то просто, но можно думать о том, что это пространство, в котором каждая точка задается четырьмя числами. На самом деле мы с вами действительно живем в четырехмерном пространстве-времени, потому что события нашей жизни кодируются как раз четырьмя числами - помимо положения в пространстве, есть еще и время. Например, если вы назначаете свидание, то вы можете сделать это так: вы можете указать три числа, которые будут соответствовать точке в пространстве, и обязательно указать время, которое обычно задается в часах, минутах, секундах, но можно было бы закодировать его одним числом. Например, количество секунд, прошедших с определенной даты, - это тоже одно число. Таким образом получается четырехмерное пространство-время.

Представить себе геометрию этого четырехмерного пространства-времени не очень просто. Например, мы с вами привыкли к тому, что в нашем обычном трехмерном пространстве две плоскости могут пересекаться по прямой либо быть параллельными. Но не бывает такого, чтобы две плоскости пересекались в одной точке. Две прямые могут пересечься в одной точке, а на плоскости не могут в трехмерном пространстве. А в четырехмерном пространстве две плоскости могут и чаще всего пересекаются в одной точке. Можно представлять себе, хотя это уже совсем сложно, пространство большей размерности. На самом деле математики, когда работают с пространствами высокой размерности, чаще всего говорят просто: допустим, пятимерное пространство - это пространство, в котором точка задается пятью числами, пятью координатами. Безусловно, математики разработали разные методы, которые позволяют понимать что-то о геометрии такого пространства.

Почему это важно? Зачем понадобились такие пространства? Во-первых, четырехмерное пространство нам важно, потому что оно применяется в физике, потому что мы в нем живем. А зачем нужны пространства более высоких измерений? Давайте представим себе, что мы изучаем какие-то объекты, которые обладают большим количеством параметров. Например, мы изучаем страны, и у каждой страны есть территория, количество населения, внутренний валовой продукт, количество городов, какие-нибудь коэффициенты, индексы, что-нибудь такое. Мы можем представлять себе каждую страну в виде одной точки в каком-то пространстве достаточно высокой размерности. И оказывается, что с математической точки зрения это правильный способ об этом думать.

В частности, переход к геометрии многомерного пространства позволяет анализировать разные сложные объекты, обладающие большим количеством параметров.

Для того чтобы изучать такие объекты, используются методы, разработанные в науке, которая называется линейная алгебра. Несмотря на то, что она алгебра, на самом деле это наука о геометрии многомерных пространств. Конечно, поскольку представить их себе довольно тяжело, математики используют формулы, для того чтобы как раз изучать такие пространства.

Представить себе четырех-, пяти- или шестимерное пространство довольно сложно, но математики не боятся трудностей, и им мало даже стомерных пространств. Математики придумали бесконечномерное пространство - пространство, содержащее бесконечное количество измерений. В качестве примера такого пространства можно привести пространство всех возможных функций, заданных на отрезке или прямой.

Оказывается, что методы, которые были разработаны для конечномерных пространств, во многом переносятся и на случаи чрезвычайно сложных с точки зрения просто попытки их все представить пространств.

У линейной алгебры есть многочисленные приложения не только в математике, но и в самых разных науках, начиная c физики и заканчивая, например, экономикой или политической наукой. В частности, линейная алгебра является основой для многомерной статистики, которая как раз используется для вычленения связей между различными параметрами в каких-то массивах данных. В частности, популярный ныне термин Big Data зачастую связывается с решением задач по обработке данных, которые представляются именно большим количеством точек в пространстве какой-то конечной размерности. Чаще всего такие задачи можно переформулировать и разумно воспринимать именно в геометрических терминах.

Со школьных лет математика разделяется на алгебру и геометрию. Но на самом деле, если мы задумаемся о том, как устроена современная математика, то мы поймем, что те задачи, которые сейчас решаются, в частности, с применением методов линейной алгебры, на самом деле являются очень отдаленным продолжением тех задач, над которыми задумывались многие тысячи лет назад, например Пифагор или Евклид , разрабатывая ту самую школьную геометрию, которая сейчас есть в любом школьном учебнике. Удивительно, что задача по анализу больших данных оказывается в некотором смысле потомком, казалось бы, совсем бессмысленных - по крайней мере с практической точки зрения - упражнений древних греков по рисованию прямых или окружностей на плоскости или мысленному проведению прямых или плоскостей в трехмерном пространстве.

Что такое четырёхмерное пространство («4D»)?

Тессерракт - четырехмерный куб

Всем знакомо сокращение 3D , означающее «трёхмерный» (буква D - от слова dimension - измерение ). Например, выбирая в кинотеатре фильм с пометкой 3D, мы точно знаем: для просмотра придётся надеть специальные очки, но зато картинка будет не плоской, а объёмной. А что такое 4D? Существует ли «четырёхмерное пространство» в реальности? И можно ли выйти в «четвёртое измерение» ?

Чтобы ответить на эти вопросы, начнём с самого простого геометрического объекта - точки. Точка нульмерна. У неё нет ни длины, ни ширины, ни высоты.

Сдвинем теперь точку по прямой на некоторое расстояние. Допустим, что наша точка - остриё карандаша; когда мы её сдвинули, она прочертила отрезок. У отрезка есть длина, и больше никаких измерений: он одномерен. Отрезок «живёт» на прямой; прямая является одномерным пространством.

Тессеракт - четырехмерный куб

Возьмём теперь отрезок и попробуем его сдвинуть так, как раньше точку. Можно представить себе, что наш отрезок - это основание широкой и очень тонкой кисти. Если мы выйдем за пределы прямой и будем двигаться в перпендикулярном направлении, получится прямоугольник. У прямоугольника есть два измерения - ширина и высота. Прямоугольник лежит в некоторой плоскости. Плоскость - это двумерное пространство (2D), на ней можно ввести двумерную систему координат - каждой точке будет соответствовать пара чисел. (Например, декартова система координат на школьной доске или широта и долгота на географической карте.).

Если сдвинуть прямоугольник в направлении, перпендикулярном плоскости, в которой он лежит, получится «кирпичик» (прямоугольный параллелепипед) - трёхмерный объект, у которого есть длина, ширина и высота; он расположен в трёхмерном пространстве, в таком, в каком живём мы с вами. Поэтому мы хорошо представляем себе, как выглядят трёхмерные объекты. Но если бы мы жили в двумерном пространстве - на плоскости, - нам пришлось бы изрядно напрячь воображение, чтобы представить себе, как можно сдвинуть прямоугольник, чтобы он вышел из той плоскости, в которой мы живём.

Тессеракт - четырехмерный куб

Представить себе четырёхмерное пространство для нас также довольно непросто, хотя очень легко описать математически. Трёхмерное пространство - это пространство, в котором положение точки задаётся тремя числами (например, положение самолёта задаётся долготой, широтой и высотой над уровнем моря). В четырёхмерном же пространстве точке соответствует четвёрка чисел-координат. «Четырёхмерный кирпич» получается сдвигом обычного кирпичика вдоль какого-то направления, не лежащего в нашем трёхмерном пространстве; он имеет четыре измерения.

На самом деле мы сталкиваемся с четырёхмерным пространством ежедневно: например, назначая свидание, мы указываем не только место встречи (его можно задать тройкой чисел), но и время (его можно задавать одним числом, например количеством секунд, прошедших с определенной даты). Если посмотреть на настоящий кирпич, у него есть не только длина, ширина и высота, но ещё и протяженность во времени - от момента создания до момента разрушения.

Физик скажет, что мы живём не просто в пространстве, а в пространстве-времени; математик добавит, что оно четырёхмерно. Так что четвёртое измерение ближе, чем кажется.

Представление других измерений

От 2D к 3D

Ранняя попытка объяснить концепцию дополнительных измерений появилась в 1884 году с публикацией романа о плоской земле Эдвина А. Эббота «Флатландия: романтика множества измерений «. Действие в романе разворачивается в плоском мире, называемом «Флатландия», а повествование ведется от лица жителя этого мира — квадрата. Однажды во сне квадрат оказывается в одномерном мире — Лайнландии, жители которой (треугольники и другие двумерные объекты представлены в виде линий) и пытается объяснить правителю этого мира существование 2-го измерения, однако, приходит к выводу о том, что его невозможно заставить выйти за рамки мышления и представления только прямых линий.

Квадрат описывает его мир как плоскость, населенную линиями, кругами, квадратами, треугольниками и пятиугольниками.

Однажды перед квадратом появляется шар, но его суть он не может постичь, так как квадрат в своем мире может видеть только срез сферы, только форму двумерного круга.

Сфера пытается объяснить квадрату устройство трехмерного мира, но квадрат понимает только понятия «вверх/вниз» и «лево/право», он не способен постичь понятия «вперед/назад».

Только после того, как сфера вытащит квадрат из его двумерного мира в свой трехмерный мир, он наконец поймет концепцию трех измерений. С этой новой точки зрения квадрат становится способен видеть формы своих соотечественников.

Квадрат, вооруженный своим новым знанием, начинает осознавать возможность существования четвертого измерения. Также он приходит к мысли, что число пространственных измерений не может быть ограничено. Стремясь убедить сферу в этой возможности, квадрат использует ту же логику, что и сфера, аргументирующая существование трех измерений. Но теперь из них двоих становится «близорукой» сфера, которая не может понять этого и не принимает аргументы и доводы квадрата — так же, как большинство из нас «сфер» сегодня не принимают идею дополнительных измерений.

Рецензия на книгу Флатландия

Принимая во внимание исключительность как жанра, который при некоторой фантазии и существовании иных его представителей, можно было бы назвать математическим романом, так и самой книги, её не хочется сильно ругать. Тем не менее, похвалы здесь заслуживает только лишь непривычность подачи, по духу близкая произведениям Льюиса Керрола, однако, в отличие от него, имеющая гораздо меньше точек соприкосновения с реальной жизнью. Данная книга, как верно отмечено в предисловии к изданию, не похожа ни на одну популяризацию, читателю, однако, не вполне ясно, по какой причине её сравнивают с популяризациями, потому как, хотя математические истины в ней, безусловно, затрагиваются, какой бы то ни было популяризацией книгу определённо считать невозможно. И вот почему: Перед вами уникальный пример объединения художественного вымысла с математическими идеями. И поклоннику математики, любящему читать, задумка изначально кажется замечательной: подобно математическим постулатам, ввести в рассмотрение ряд абстрактных объектов, наделить их определёнными свойствами, задать правила игры в описанном пространстве, а после, подражая опять же мысли исследователя, наблюдающего взаимодействия этих умозрительных объектов, проследить за их трансформацией. Но, так как книга всё же художественная, усилиям воли учёного места здесь не находится, поэтому для самодостаточности представленного на всеобщее обозрение мира объекты здесь наделяются сознанием и мотивацией для каких-либо взаимодействий друг с другом, после чего в прежде абстрактный мир оторванных от повседневной жизни чистых идей приносятся социальные взаимодействия с целым ворохом проблем, всегда сопутствующих всяким взаимоотношениям. Всевозможные трения, возникающие в книге на социальной почве, по мнению зрителя совершенно не нужны в книге: они практически не раскрыты и не могут восприниматься в серьезе, и в то же время отвлекают читателя от истинно тех вещей, ради которых написана книга. Даже принимая во внимания заверения обоих авторов о неспешности повествования, якобы более комфортную для читателя при приобретении каких-либо знаний (именно здесь приводится сравнение с популяризациями), зрителю темп повествования показался чрезвычайно затянутым и медлительным, а повторение одного и того же объяснения по несколько раз одними и теми же словами заставило усомниться в том, что рассказчик адекватно оценивает его умственным способности. И в конечном счёте неясно, для кого эта книга. Непривычным к математике людям описание в общем-то интересных явление в столь вольной форме вряд ли принесёт удовольствие, знакомым же с математикой ближе будет гораздо приятнее взять в руки качественную популяризацию, где величие и красоту математики не разбавляют плоскими сказками.

От 3D к 4D

Нам сложно принять эту идею, потому что, когда мы пытаемся представить даже одно дополнительное пространственное измерение — мы упираемся в кирпичную стену понимания. Похоже, что наш разум не может выйти за эти границы.

Представьте себе, например, что вы находитесь в центре пустой сферы. Расстояние между вами и каждой точкой на поверхности сферы равно. Теперь попробуйте двигаться в направлении, которое позволяет вам отойти от всех точек на поверхности сферы, сохраняя при этом равноудаленность. Вы не сможете этого сделать..

Житель Флатландии столкнулся бы с такой же проблемой, если бы он находился в центре круга. В его двумерном мире он не может находиться в центре круга и двигаться в направлении, которое позволяет ему оставаться равноудаленными каждой точке окружности круга, если только он не перейдет в третье измерение. Увы, у нас нет проводника в четырехмерное пространство как в романе Эббота, чтобы показать нам путь к 4D.

Что такое гиперкуб? Построение тессеракта

Виды гиперкубов и их названия

1. Точка - нулевое измерение

2. Отрезок - одномерное пространство

3. Квадрат - двумерное пространство (2D)

4. Куб - трёхмерное пространство (3D)

5. Тессеракт - четырёхмерное пространство (4D)

Гиперкуб — это обобщающее название куба в производном числе измерений. Всего измерений десять, плюс точка (нулевое измерение).

Соответственно, существует одиннадцать видов гиперкуба. Рассмотрим построение тессеракта — гиперкуба четвертого измерения:

Для начала построим точку А (рис. 1):

После, соединим ее с точкой В. Получим вектор АВ (рис. 2):

Построим вектор, параллельный вектору АВ, и назовем его CD. Соединив начала и концы векторов, получим квадрат ABDC (рис. 3):

Теперь построим еще один квадрат A1B1D1C1, который лежит в параллельной плоскости. Соединив точки подобным образом, получим куб (рис. 4):

У нас есть куб. Представьте, что положение куба в трехмерном пространстве с течением времени изменилось. Зафиксируем его новое местоположение (рис 5.):

А теперь, мы проводим вектора, которые соединяют местоположение точек в прошлом и в настоящем. Получаем тессеракт (рис. 6):

Рис. 6 Тессеракт (построение)

Подобным образом строятся остальные гиперкубы, конечно же учитывается смысл пространства, в котором гиперкуб находится.

Как насчет 10D?

В 1919 году польский математик Теодор Калуца предположил, что существование четвертого пространственного измерения может увязать между собой общую теорию относительности и электромагнитную теорию. Идея, впоследствии усовершенствованная шведским математиком Оскаром Кляйном , заключалась в том, что пространство состояло как из «расширенных» измерений, так и из «свернутых» измерений. Расширенные измерения — это три пространственных измерения, с которыми мы знакомы, и свернутое измерение находится глубоко в расширенных размерах. Эксперименты позже показали, что свернутое измерение Калуцы и Кляйна не объединило общую теорию относительности и электромагнитную теорию, как это первоначально предполагалось, но спустя десятилетия теоретики теории струн нашли эту идею полезной, даже необходимой.

Математика, используемая в теории суперструн, требует не менее 10 измерений. То есть для уравнений, описывающих теорию суперструн и для того чтобы связать общую теорию относительности с квантовой механикой, для объяснения природы частиц, для объединения сил и т. д. — необходимо использовать дополнительные измерения. Эти измерения, по мнению теоретиков струн, завернуты в свернутое пространство, изначально описанное Калуцей и Кляйном.

Круги представляют собой дополнительный пространственный размер, свернутый в каждую точку нашего знакомого трехмерного пространства. │ WGBH / NOVA

Чтобы расширить скрученное пространство, чтобы включить эти добавленные размеры, представьте, что круги Калуцы-Клейна заменяются сферами. Вместо одного добавленного измерения мы имеем два, если рассматривать только поверхности сфер и три, если учесть пространство внутри сферы. Получилось всего шесть измерений. Так где же другие, которые требует теория суперструн?

Оказывается, что до того, как появилась теория суперструн, два математика Эудженио Калаби из Университета Пенсильвании и Шин-Тунг Яу из Гарвардского университета описали шестимерные геометрические формы. Если мы заменим сферы в скрученном пространстве этими формами Калаби-Яу, мы получим 10 измерений: три пространственных, а также шестимерные фигуры Калаби-Яу .

Шестимерные формы Калаби-Яу могут объяснять дополнительные размеры, требуемые теорией суперструн. │ WGBH / NOVА

Приверженцы теории струн делают ставку на то, что дополнительные измерения действительно существуют. На самом деле, уравнения, описывающие теорию суперструн, предполагают вселенную с не менее чем 10 измерениями. Но даже физикам, которые все время думают о дополнительных пространственных измерениях сложно описать как они могут выглядеть, или как люди могли бы приблизиться к их пониманию.

Если теория суперструн будет доказана и идея мира, состоящего из 10 или более измерений, подтвердится, то появится ли когда-нибудь объяснение или визуальное представление более высоких измерений, которые сможет постичь человеческий разум? Ответ на этот вопрос навсегда может стать отрицательным, если только какая-то четырехмерная жизненная форма не «вытащит» нас из нашего трехмерного мира и не даст нам увидеть мир с ее точки зрения.

В котором просим наших ученых ответить на довольно простые, на первый взгляд, но спорные вопросы читателей. Для вас мы выбрали самые интересные ответы экспертов ПостНауки.

Всем знакомо сокращение 3D, означающее «трёхмерный» (буква D - от слова dimension - измерение). Например, выбирая в кинотеатре фильм с пометкой 3D, мы точно знаем: для просмотра придётся надеть специальные очки, но зато картинка будет не плоской, а объёмной. А что такое 4D? Существует ли «четырёхмерное пространство» в реальности? И можно ли выйти в «четвёртое измерение»?

// 8-cell-simple

Графическое изображение четырёхмерного пространства

А.Б.Фащевский , 2011

Современная наука представляет окружающий нас мир в форме трёхмерного пространства-времени (четырёхмерного пространства). Дать определение понятию «время» достаточно сложно, несмотря на очевидность его существования. Термин «стрела времени» характеризует его как ось, направленную из прошлого в будущее. Строго говоря, считать время четвертым измерением пространства нельзя, т.к. по правилам математики оно должно быть одновременно перпендикулярно всем трем имеющимся координатным осям.

Созданием трёхмерного пространства-времени (четырехмерного пространства) мы обязаны Генриху Минковскому. В 1908 году немецкий математик, развивая идеи теории относительности А.Эйнштейна заявил: «Отныне пространство само по себе и время само по себе должны обратиться в фикции, и лишь некоторый вид соединения обоих должен ещё сохранить самостоятельность».

По другой версии - «Минковский и Эйнштейн посчитали, что трёхмерное пространство и время в отдельности не существуют и что реальный мир является четырёхмерным ».

Таким образом, два гражданина для обоснования (развития) своих личных гипотез сложили в нарушение законов математики в единое целое три взаимно перпендикулярных координатных оси и условную сравнительную меру - время . (Более подробно о времени - Википедия http://ru.wikipedia.org/wiki/Время). Данное сложение можно сравнить со складыванием кирпичей с ананасами или литров с амперами. Очевидно, что подобное сложение противоречит здравому смыслу. Впрочем, сами физики не отрицают, что основным критерием современной физики является не здравый смысл, а «красота» физической теории.

ВЫВОД : Фундаментом всей современной физики является частное мнение одного гражданина или договоренность двух граждан. Заявленная ими гипотеза трёхмерного пространства-времени, как четырёхмерного пространства, противоречит элементарным основам математики и не имеет какого-либо обоснования.

Понятно, что теоретическая физика на тот момент времени оказалась в тупике и дальнейшие пути развития были весьма туманны. Нужно было что-то делать и поэтому за предложенную гипотезу ухватились, как за промежуточный вариант выхода из кризиса. Известная поговорка гласит, что нет ничего более постоянного, чем временные решения. К сожалению, ничего альтернативного предложено не было, и физика пошла по предложенному пути, как по единственно возможному. Признание научным сообществом данной гипотезы вызвало бурное развитие физики - многомерные пространства, кротовые норы, путешествия во времени и т.д. Автор этих строк считает верхом мудрости современной физики следующий научный перл - «семимерная сфера в одиннадцатимерном пространстве»... Возникает вопрос: чего стоят «достижения» современной науки с таким сомнительным фундаментом - теория относительности, квантовая механика (которую не понимают даже её авторы), чёрные дыры, теории Большого Взрыва и расширения Вселенной, супергравитация, теория струн, тёмная материя и тёмная энергия..? Нарастающая в прессе критика существующего положения свидетельствует о том, что возникший более ста лет тому назад кризис в физике так и не был преодолен. Причина одна - безальтернативная гипотеза трёхмерного пространства-времени (четырёхмерного пространства) по-прежнему остается фундаментом здания современной физики.

Для понимания физической сущности четырёхмерного пространства и возможности его графического изображения нам придется вернуться к основам научных знаний.

1. Нулевое пространство

(пространство с количеством измерений, равным нулю).

Нулевое пространство является математической точкой.

Материал из Википедии : «В геометрии, топологии и близких разделах математики точкой называют абстрактный объект в пространстве, не имеющий ни объёма, ни площади, ни длины, ни каких-либо других измеримых характеристик. Таким образом, точкой называют нульмерный объект . Точка является одним из фундаментальных понятий в математике; любая геометрическая фигура считается состоящей из точек . Евклид определил точку как то, что не имеет измерений. В современной аксиоматике геометрии точка является первичным понятием, задаваемым перечнем его свойств».

Проведем эксперимент: любым удобным способом сложим (соединим, совместим и т.п., например, проведем несколько линий через одну точку) несколько математических точек до их полного совпадения. Формула подобного сложения выглядит следующим образом:

0 + 0 + 0 + ... + 0 = 0

В результате наших действий первоначальная математическая точка, как и остальные математические точки, используемые в этом сложении, не изменилась в размерах и соответственно не приобрела измерений. При участии в этом эксперименте бесконечного количества математических точек результат также не изменится.

Формула нулевого пространства (математической точки)

0 + 0 + 0 + ... + 0 = НУЛЕВОЕ ПРОСТРАНСТВО (математическая точка)

Обозначим нулевое пространство (математическую точку) - 0ПР , тогда:

0ПР + 0ПР + 0ПР + ... + 0ПР = 0ПР

ВЫВОДЫ:

Любая математическая точка является свернутой бесконечностью состоящей из сложенных (совмещенных) математических точек. В свою очередь, каждая из математических точек входящих в эту бесконечность является отдельной самостоятельной бесконечностью и т.д.

Математическая точка - это бесконечное множество свернутых бесконечностей - «бесконечность бесконечностей».

НУЛЕВОЕ ПРОСТРАНСТВО СОСТОИТ ИЗ «БЕСКОНЕЧНОСТИ БЕСКОНЕЧНОСТЕЙ» СЛОЖЕННЫХ НУЛЕВЫХ ПРОСТРАНСТВ.

2. Одномерное пространство.

Одномерное пространство является линией.

Линия, согласно учебнику геометрии, состоит из бесконечного количества математических точек. В рамках настоящей работы это означает, что линия состоит из бесконечного количества нулевых пространств . Очевидно, что формула сложения (совмещения) математических точек - 0 + 0 + 0 + ... + 0 = 0 - действительная для нулевого пространства, не может быть использована для образования одномерного пространства в виде линии. Все математические точки образующие линию должны быть в результате какого-то действия разъединены (отделены) друг от друга. Обозначим это неизвестное действие, разъединяющее соседние математические точки в линии, буквой «и». Очевидно, что действие, разъединяющее математические точки в линии, не может являться любым из известных действий в математике типа «сложить», «умножить», «разделить» и т.п.

Формула одномерного пространства (1ПР) будет выглядеть следующим образом:

0 и 0 и 0 и... и 0 = ОДНОМЕРНОЕ ПРОСТРАНСТВО (линия) или - 0ПР и 0ПР и 0ПР и... и 0ПР = 1ПР (линия)

Положение любой произвольной точки на линии, относительно точки выбранной в качестве начала координат, определяется одним измерением - «x ».

Линия состоит из бесконечного количества разъединённых математических точек.

ОДНОМЕРНОЕ ПРОСТРАНСТВО СОСТОИТ ИЗ БЕСКОНЕЧНОГО КОЛИЧЕСТВА РАЗЪЕДИНЁННЫХ НУЛЕВЫХ ПРОСТРАНСТВ.

3. Двухмерное пространство.

Двухмерное пространство является плоскостью.

Двухмерное пространство представляет собой плоскость, состоящую из бесконечного количества линий или из бесконечного количества одномерных пространств. Очевидно, что для образования плоскости соседние линии (одномерные пространства) также должны быть разъединены во избежание их сложения (совмещения).

Формула двухмерного пространства (2ПР) будет выглядеть следующим образом:

1ПР и 1ПР и 1ПР и... и 1ПР = 2ПР (плоскость)

Положение любой произвольной точки на плоскости относительно точки выбранной в качестве начала координат определяется двумя измерениями - «x » и «y ».

ДВУХМЕРНОЕ ПРОСТРАНСТВО СОСТОИТ ИЗ БЕСКОНЕЧНОГО КОЛИЧЕСТВА РАЗЪЕДИНЁННЫХ ОДНОМЕРНЫХ ПРОСТРАНСТВ.

4. Трёхмерное пространство.

Трёхмерное пространство является заполненным объёмом.

Трёхмерное пространство представляет собой объём, состоящий из бесконечного количества плоскостей или из бесконечного количества двухмерных пространств. Также очевидно, что для образования заполненного объема соседние плоскости (двухмерные пространства) должны быть разъединены во избежание их сложения (совмещения).

Формула трёхмерного пространства (3ПР) будет выглядеть следующим образом:

2ПР и 2ПР и 2ПР и... и 2ПР = 3ПР (заполненный объём)

Положение любой произвольной точки в заполненном объёме, относительно точки, выбранной в качестве начала координат, определяется тремя измерениями - «x », «y » и «z ».

ТРЁХМЕРНОЕ ПРОСТРАНСТВО СОСТОИТ ИЗ БЕСКОНЕЧНОГО КОЛИЧЕСТВА РАЗЪЕДИНЁННЫХ ДВУХМЕРНЫХ ПРОСТРАНСТВ.

Из изложенного видно, что пространства с большей мерностью состоят из бесконечного множества разъединённых пространств меньшей мерности - одномерное из разъединённых нулевых, двухмерное из разъединённых одномерных, трёхмерное из разъединённых двухмерных.

В свою очередь, четырёхмерное пространство должно состоять из бесконечного множества разъединённых трёхмерных пространств. Однако это невозможно по очевидной причине - если имеется одно бесконечное трёхмерное пространство, каждое из измерений которого равно бесконечности (x = y = z = ∞) , то отсутствует место для размещения любого другого трёхмерного пространства, разъединённого с данным. В имеющемся трёхмерном пространстве можно выделить любой больший или меньший заполненный объём, но он будет являться только частью данного трёхмерного пространства.

ВЫВОД:

Создание четырёхмерного пространства из бесконечного множества разъединённых трёхмерных пространств невозможно.

Для того чтобы понять, какое пространство нас окружает, необходимо разобраться в сложении и разъединении пространств, предварительно разобравшись в различии между объёмом (геометрическим объёмом, трёхмерным объёмом) и трёхмерным пространством.

Сложилось устойчивое мнение, что объёмные фигуры в форме параллелепипеда, шара, конуса, пирамиды и т.п. представляют собой трёхмерное пространство:

При внимательном рассмотрении видно, что параллелепипед представляет собой набор из шести плоскостей (шести двухмерных пространств), а шар представляет собой одну изогнутую плоскость (одно изогнутое двухмерное пространство) и обе эти фигуры не являются трёхмерными пространствами. Толщина плоскости (стенки) в любой из этих фигур равна одной математической точке. Внутри каждой из фигур находится пустота.

В качестве аналогии можно привести пример с аквариумом в форме параллелепипеда. Если аквариум пуст, то в него можно вставить другой аквариум несколько меньших размеров:

Отличие трёхмерного объема от трёхмерного пространства можно понять на следующем примере. Если в больший по размерам аквариум налить воды, то вставить в него меньший по размеру аквариум будет невозможно - т.к. его пространство занято водой. Аквариум заполненный водой является трёхмерным пространством, а пустой аквариум является трёхмерным объёмом.

Трёхмерное пространство можно представить себе в форме параллелепипеда (x = y = z = ∞) , весь объём которого заполнен двухмерными пространствами (параллельными плоскостями), каждое из которых имеет толщину в одну математическую точку:

ВЫВОДЫ:

Объём (трёхмерный объём, геометрический объём) представляет собой абстрактное понятие в форме пустоты, ограниченной двухмерными пространствами.

Трёхмерное пространство состоит из бесконечного множества разъединённых двухмерных пространств, каждое из которых состоит из бесконечного множества разъединённых одномерных пространств, каждое из которых в свою очередь состоит из бесконечного множества разъединённых нулевых пространств.

ТРЕХМЕРНОЕ ПРОСТРАНСТВО ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ РЕАЛЬНЫЙ ФИЗИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТ В ВИДЕ ТРЁХМЕРНОГО ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО ОБЪЁМА, КАЖДОЕ ИЗ ИЗМЕРЕНИЙ КОТОРОГО РАВНО БЕСКОНЕЧНОСТИ, ЗАПОЛНЕННЫЙ ПО КАЖДОМУ ИЗМЕРЕНИЮ БЕСКОНЕЧНЫМ МНОЖЕСТВОМ РАЗЪЕДИНЁННЫХ НУЛЕВЫХ ПРОСТРАНСТВ.

ТРЁХМЕРНОЕ ПРОСТРАНСТВО НЕ МОЖЕТ СОДЕРЖАТЬ В СЕБЕ ПУСТОТУ В ВИДЕ ПУСТОГО КОСМОСА, ПУСТОГО ВАКУУМА И Т.Д.

Возникает противоречие - или верны основы научных знаний и окружающее нас пространство из чего-то состоит (материя, эфир, элементы физического вакуума, тёмная материя или что-то иное), или верна теория А.Эйнштейна с его абсолютной пустотой трёхмерного пространства-времени.

Сложение пространств можно представить в следующем виде. Возьмём нулевое пространство (математическую точку) в форме ящика (параллелепипеда) без крышки, все измерения которого равны нулю, и толщина стенок также равна нулю:

Очевидно, что внутрь этого ящика можно вставить бесконечное количество подобных ящиков, ведь его и их размеры и толщина стенок равны нулю:

Данное действие можно сравнить с вкладыванием друг в друга одноразовых стаканчиков или матрёшек, но при этом количество вкладываемых стаканчиков или матрёшек равно бесконечности. Подобное вкладывание можно представить себе в следующей форме (все размеры ящиков равны нулю):

Вывод: Cложение нулевых пространств - это действие по совмещению (наложению) бесконечного множества нулевых пространств без изменения их первоначальных размеров.

Сложение нулевого пространства со множеством нулевых пространств не требует какой-либо упорядоченности или последовательности действий.

Очевидно, что абстрактные нулевые, одно, двух и трёхмерные пространства могут складываться между собой в любом сочетании - т.к. все они в основе состоят из математических точек (нулевых пространств). Абстрактными эти пространства называются потому, что взаимное расположение точек, из которых они состоят, принимается в качестве исходного условия. Нулевое пространство можно сложить с трёхмерным или одномерное сложить с двухмерным или трёхмерное сложить с трёхмерным (последовательно, точку с точкой каждого из пространств). Сложение пространств означает сворачивание пространства с большей мерностью в пространство с меньшей мерностью . При сложении двух или более пространств с одинаковой мерностью остается только одно пространство с первоначальной мерностью. Сложение абстрактных пространств не требует приложения усилий или энергетических затрат. Идеальным состоянием (идеальным пространством) является сложение всех абстрактных нулевых, одно, двух и трёхмерных пространств в одно нулевое пространство (в одну математическую точку).

Создание (образование) реальных одно, двух и трёхмерных пространств требует обязательного возникновения какого-то действия, позволяющего удерживать соседние математические точки (нулевые пространства) от сложения. Такое действие обозначено в настоящей работе знаком «и » и называется в отличие от других математических операций «Разъединение ».

Существование «разъединения» математических точек подтверждается самим фактом существования окружающего нас мира. Если бы данного действия не было, то окружающий нас мир мгновенно свернулся бы в одну математическую точку (в одно нулевое пространство) и прекратил бы своё существование. Разъединение математических точек и пространств является принципиально новым действием, при котором возникает препятствие к сложению пространств (сложению математических точек).

Любая математическая точка (нулевое пространство) состоит, как было показано ранее, из бесконечного количества сложенных математических точек (нулевых пространств). Рассмотрим, в качестве примера, нулевое пространство, состоящее из двух нулевых пространств:

Единственным способом (по мнению автора) разъединить соседние математические точки - нулевые пространства (т.е. создать пространство более высокого уровня) является придание им противоположных направлений вращения:

Более наглядно это можно представить на примере встречного вращения нулевых пространств в форме шара с диаметром, равным нулю:

Рассмотрим сущность вращения более подробно:

а) Вращение математической точки вокруг одной оси координат будет представлять собой плоскую фигуру - окружность .

б) вокруг двух осей координат будет представлять собой объемную фигуру - шар (сферу) .

в) Вращение математической точки одновременно вокруг трёх осей координат будет представлять собой - вращающийся шар .

Одновременное вращение точки вокруг трёх осей координат равнозначно вращению этой точки вокруг одной дополнительной оси «F», проходящей через начало координат.

Более наглядно вращение точки вокруг одной дополнительной оси «F », проходящей через начало координат, как её одновременное вращение вокруг трёх осей координат, можно представить в следующем виде:

Плоскости вращения V x , V y и V z перпендикулярны поверхности вращающегося шара, образованного V x,y,z .

Дополнительная ось «F» вращения V x,y,z проходит через начало координат «0», но в общем случае не совпадает ни с одной из координатных осей. Положение оси «F» относительно осей координат определяется значением V x , V y и V z .

Вывод:

Любое вращение перпендикулярно одновременно всем трём осям координат.

Вращение в зависимости от направления (по или против часовой стрелки) может изменяться от 0 до –N и от 0 до +N , где N - число оборотов вращения или скорость вращения (направление вращения по часовой стрелке обозначим знаком «плюс», а против часовой знаком «минус»).

Вывод:

Вращение является четвёртым измерением пространства.

Кинетическая энергия вращения материального тела (например маховика) определяется по формуле:

Следовательно, вращение представляет собой энергию . Отсюда можно сделать вывод:

ЧЕТЫРЕХМЕРНОЕ ПРОСТРАНСТВО ЯВЛЯЕТСЯ «ПРОСТРАНСТВОМ-ЭНЕРГИЕЙ».

Графически четырёхмерное «пространство-энергию» можно представить в следующем виде:

Очевидно, что существование данного четырёхмерного пространства нарушает энергетический баланс. Соответственно, реальное физическое четырёхмерное пространство должно состоять только из чётного количества энергий с противоположными направлениями вращения, сумма которых равна нулю :

+Е + (–Е) = 0

Рассмотрим сущность вращения. Для вращения металлического шара необходимо наличие оси вращения - отверстие в шаре, ось, подшипники, опоры или необходимы вал, подшипники, опоры и прочее, в зависимости от технического решения. Для четырёхмерного пространства проблему обеспечения самой возможности вращения противоположных энергий вокруг оси можно решить только в случае представления этих энергий в форме противоположно направленных вращающихся вихревых торов:

Графически реальное физическое четырёхмерное «пространство - энергия» можно представить в виде объёма, образованного двумя энергиями с противоположными направлениями вращения:

Четырехмерное пространство представляет собой объем (V = π · D2 · L / 4), заполненный энергией (встречное осевое и круговое вращение правого и левого вихревых торов).

Возникновение четырёхмерного «пространства-энергии» (разъединение двух соседних математических точек внутри одной математической точки ) можно представить следующим образом:

ОКРУЖАЮЩИЙ НАС МИР - ЭТО БЕСКОНЕЧНЫЙ ТРЁХМЕРНЫЙ ОБЪЕМ, ЗАПОЛНЕННЫЙ БЕСКОНЕЧНЫМ КОЛИЧЕСТВОМ ЕДИНИЧНЫХ ЧЕТЫРЁХМЕРНЫХ ПРОСТРАНСТВ, ОБРАЗОВАННЫХ ПРАВЫМИ И ЛЕВЫМИ ВИХРЕВЫМИ ТОРАМИ, СОСТОЯЩИМИ ИЗ ЭНЕРГИИ ВРАЩЕНИЯ.

Окружающий нас мир представляет собой четырёхмерное «пространство-энергию», состоящее из бесконечного множества разъединённых единичных четырёхмерных пространств:

∑ Е пр.торов = ∑ Е лев.торов ; ∑ Е пр.торов = ∞ ; ∑ Е лев.торов = ∞ ; ∑ Е пр.торов + ∑ Е лев.торов = 0

Окружающий нас мир является четырёхмерным «пространством-энергией» и имеет четыре измерения.

Любая точка четырёхмерного «пространства-энергии» характеризуется местом её нахождения и величиной энергии относительно точки выбранной в качестве начала координат:

Место нахождения любой точки определяется тремя измерениями в виде линейных координат «X», «Y», «Z» .

Величина энергии «Е» в любой точке определяется одним измерением - сравнением с величиной энергии в точке, взятой в качестве начала координат.

Четырёхмерное «пространство-энергия» не имеет начала или конца, все точки этого пространства абсолютно равноправны и, соответственно, в этом пространстве не может быть выделенной (привилегированной) системы координат.

Окружающий нас мир будет выглядеть следующим образом:

ГРАФИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ОКРУЖАЮЩЕГО НАС ЧЕТЫРЁХМЕРНОГО МИРА, СОСТОЯЩЕГО ИЗ МНОЖЕСТВА ЧЕТЫРЁХМЕРНЫХ ПРОСТРАНСТВ ВНУТРИ ОДНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ТОЧКИ (НУЛЕВОГО ПРОСТРАНСТВА) , как аналог БОЛЬШОГО ВЗРЫВА выглядит следующим образом:

С учетом того, что развёрнутая бесконечность внутри математической точки представляет собой два бесконечных множества правых и левых вихревых торов в форме энергии, можно утверждать, что свёрнутая бесконечность развернулась в две противоположные бесконечности - правую и левую .

Разъединение всего лишь двух математических точек сразу приводит к образованию единичного четырёхмерного пространства. Объём состоит из площади умноженной на длину. Заполненный объём состоит из энергии, являющейся четвертым измерением. Площадь и длина образуются при встречном движении энергий. Следовательно, невозможно наличие в нашем мире одно, двух и трёхмерных пространств , что прекрасно подтверждается на практике. Также, невозможно возникновение в нашем мире пространств с мерностью более четырёх по ранее указанной причине - отсутствие места для их нахождения.

Очевидно, что вихревые торы образующие четырёхмерное пространство, и имеющие одинаковые составляющие направления вращения, могут образовывать более сложные конструкции - правые и левые вихревые трубки. Вихревые трубки могут замыкаться в правые и левые вихревые кольца, что приводит к образованию различных вихревых цепочек из правых и левых вихревых колец:

Наличие вихревых цепочек позволяет (путем самосборки) создать из них относительно устойчивых вихревые структуры в форме шара (сферы), тора и т.п. Дальнейшее усложнение структуры пространства на одном из этапов приводит к формированию структур, которые мы называем электронами, протонами и далее к формированию вещества, планет, звезд, галактик и т.д.

Некоторые определения:

РАЗЪЕДИНЕНИЕ - ЭТО РАЗДЕЛЕНИЕ НА ЛЕВОЕ И ПРАВОЕ.

ВРАЩЕНИЕ ≡ ЭНЕРГИЯ

ЭНЕРГИЯ ДЕЛИТСЯ НА ДВА ВИДА:
- правая энергия (энергия вращения правого вихревого тора)
- левая энергия (энергия вращения левого вихревого тора)

ПРОСТРАНСТВО - ЭТО БЕСКОНЕЧНЫЙ ТРЁХМЕРНЫЙ ОБЪЁМ, ОБРАЗОВАННЫЙ ЭНЕРГИЯМИ БЕСКОНЕЧНОГО КОЛИЧЕСТВА ПРАВЫХ И ЛЕВЫХ ВИХРЕВЫХ ТОРОВ.

МАТЕРИЯ - ЭТО ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЕДИНИЦА ПРОСТРАНСТВА, ОБРАЗОВАННАЯ ПРИ РАЗЪЕДИНЕНИИ ДВУХ СОСЕДНИХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ТОЧЕК (ДВУХ НУЛЕВЫХ ПРОСТРАНСТВ) И СОСТОЯЩАЯ ИЗ ПРАВОЙ И ЛЕВОЙ ЭНЕРГИЙ.

ПРОСТРАНСТВО ОБРАЗОВАНО МАТЕРИЕЙ.

РАЗМЕРЫ МАТЕРИИ СТРЕМЯТСЯ К НУЛЮ.

- ДВА ВИДА ЭНЕРГИИ ОБРАЗУЮТ ПРОСТРАНСТВО.

- ПРОСТРАНСТВО ОБРАЗОВАНО ДВУМЯ ВИДАМИ ЭНЕРГИИ.

ОКРУЖАЮЩИЙ НАС МИР ДВОИЧЕН В СВОЕЙ ОСНОВЕ.

В ОКРУЖАЮЩЕМ НАС МИРЕ НЕТ НИЧЕГО КРОМЕ ЭНЕРГИИ.

В настоящей работе введение четвертого измерения пространства в виде энергии «Е» обязывает пересмотреть мерность традиционных пространств в форме линии, плоскости и заполненного объема:

- Линия, является абстрактным двухмерным пространством . Координаты любой точки на линии, относительно точки выбранной в качестве начала координат, определяются двумя измерениями: «x » - длины и «е » - энергии.

- Плоскость, является абстрактным трёхмерным пространством . Координаты любой точки на плоскости, относительно точки выбранной в качестве начала координат, определяются тремя измерениями - «x » - длины, «y » - ширины и «е » - энергии.

- Заполненный объём, является реальным четырёхмерным пространством . Координаты любой точки заполненного объема, относительно точки выбранной в качестве начала координат, определяются четырьмя измерениями - «x » - длины, «y » - ширины, «z » - высоты и «е » - энергии.

Одномерного пространства не существует, т.к. любое сравнение выбранной точки с точкой начала координат требует выполнения сразу двух измерений - энергии и взаимного расположения.

Выше по тексту утверждалось, что создать четырёхмерное пространство невозможно. Кажется, что возникает противоречие, однако это не так. В абстрактных пространствах - одномерное (линия), двухмерное (плоскость) и трёхмерное (объём) - взаимное положение точек задается в качестве исходного условия. В любом реальном физическом пространстве соседние точки пространства должны быть отделены (разъединены) друг от друга. В противном случае все точки (пространства) сольются в одну математическую точку. В качестве механизма их разъединения предложено «РАЗЪЕДИНЕНИЕ» в форме наделения соседних математических точек противоположными (правыми и левыми) энергиями. Как было показано, энергия является четвёртым измерением пространства. Таким образом, никакого противоречия нет - к существующим традиционным измерениям пространств просто добавлен в виде дополнительного измерения механизм разъединения соседних математических точек. Абстрактные одно, двух и трёхмерные пространства переводятся в реальные пространства путем добавления к любому из них механизма разъединения соседних математических точек в форме четвёртого измерения. В процессе перевода выяснилось, что разъединение в любом из этих пространств двух соседних математических точек приводит к одному результату - возникновению четырёхмерного пространства-энергии. Соответственно, реальным физическим пространством может быть только четырёхмерное пространство-энергия. Все остальные пространства могут быть только абстрактными, что прекрасно подтверждается на практике в виде окружающего нас четырёхмерного мира.

Ранее было показано, что без «Разъединения» все пространства и все математические точки сложатся в одну общую точку. Назовем эту точку - «Математической точкой НАЧАЛА». «Математическая точка НАЧАЛА» представляет собой объект, вокруг которого ничего нет - ни вещества, ни пространства, ни энергии, ни пустоты, ни измерений, ни чего-либо иного, т.е. абсолютное НИЧТО или НОЛЬ. Внутри «Математическая точка НАЧАЛА» представляет собой свёрнутую «бесконечность бесконечностей» математических точек (нулевых пространств), также равную НУЛЮ. Таким образом, сохраняется равновесное состояние: ноль равен нулю. «Математическая точка НАЧАЛА» - это в принципе единственно возможный объект. Можно сказать, что это - «ЕДИНСТВЕННОЕ НАЧАЛО ВСЕГО» или, что это - «НАЧАЛО НАЧАЛ».

Возникновение четырёхмерного пространства из «Математической точки НАЧАЛА» (Начального нулевого пространства) следует понимать как качественное изменение состояния - переход одной свёрнутой «бесконечности бесконечностей» в две развёрнутые противоположные бесконечности с мгновенным образованием бесконечного четырёхмерного пространства, а не как постепенное заполнение энергией какого-то ранее существовавшего пустого объема. Бесконечное количество математических точек уже находились внутри одной «Математической точки НАЧАЛА» по определению, как свёрнутая бесконечность. Развёртывание двух противоположных бесконечностей происходит как фазовый переход внутри «Математической точки НАЧАЛА» - мгновенное возникновение из бесконечного количества нулевых пространств бесконечного четырёхмерного пространства, состоящего из двух видов энергии. При этом равновесное состояние не нарушается - сумма двух противоположных (встречных) бесконечностей остается равной нулю.

Разворачивание двух встречных бесконечностей в виде двух противоположных энергий - правой и левой, следует понимать как их взаимосвязь и тесное переплетение. Любая достаточно малая часть четырёхмерного пространства, вакуум, межзвездное пространство, любая элементарная частица и далее протоны, электроны, атомы, молекулы, вещество, планеты, звёзды и галактики состоят одновременно из двух видов энергии - правой и левой.

Объективное наличие в окружающем нас мире энергии, времени и трёх измерений пространства отрицать достаточно сложно.

Время является характеристикой энергии, показывающей последовательность изменения её величины в данной точке четырёхмерного пространства по отношению к точке, выбранной в качестве начала координат.

Очевидный вывод: Большого взрыва, расширения или сжатия Вселенной никогда не было и не будет. Теория относительности, чёрные дыры, тёмная материя и тёмная энергия, многомерность пространства и прочие «достижения» современной науки являются красивой оболочкой пустоты, на которой они построены.

Разъединение бесконечного количества соседних математических точек внутри одной «Математической точки НАЧАЛА» создает внутри неё четырёхмерное пространство заполненное энергиями. Сумма правой и левой энергий, образующих четырёхмерное пространство нашего мира, равна нулю. Это можно показать следующим образом:

«Математическая точка НАЧАЛА» (свёрнутая бесконечность) = 0 Четырёхмерное пространство - две развёрнутых бесконечности +Е + (–Е) = 0

Или 0 = 0

Таким образом, окружающий нас мир можно рассматривать или как флуктуацию НУЛЯ, или как флуктуацию свёрнутой бесконечности, равной нулю, которая разворачивается в две противоположных бесконечности, в сумме равные нулю, что по сути является такой же флуктуацией нуля. Если окружающий нас мир существует, то это значит, что вероятность разворачивания свёрнутой бесконечности в виде «Математической точки Начала» в две противоположные бесконечности больше нуля.

Формально окружающий нас мир или ВСЕЛЕННАЯ одновременно и бесконечен и равен нулю - для наблюдателя внутри нашего мира он вечен, бесконечен и не имеет границ, а для стороннего наблюдателя (если бы он мог находиться за пределами нашего мира) он равен нулю.

Стоит отметить, что «Математическая точка НАЧАЛА» является идеальным пространством и может существовать только в единственном экземпляре. Таким образом, при разъединении соседних математических точек внутри «Математической точки НАЧАЛА» происходит разворачивание двух противоположных бесконечностей и образуется только одна ВСЕЛЕННАЯ, вечная и бесконечная.

Графически четырёхмерное «Пространство - энергия» можно изобразить в следующем виде (точка «m» , выбранная в качестве начала координат, обладает энергией больше нуля):

Ни одна точка четырёхмерного пространства-энергии не может обладать энергией, равной нулю или меньшей нуля. Это объясняет причину того, что минимально возможная температура по шкале Цельсия равна –273 градуса, а величина максимальной температуры не имеет ограничения.

Несколько слов об эфире

Окружающий нас мир представляет собой структурированное четырёхмерное пространство-энергию - от кварков, протонов и электронов до звезд и звездных скоплений. Бесконечность наблюдаемого мира, как в сторону увеличения размеров объектов, так и в сторону их уменьшения, позволяет предположить общую структурированность четырёхмерного пространства, как его неотъемлемое свойство. В соответствии с этим, эфиром может быть названа энергетическая структура четырёхмерного пространства-энергии, расположенная ниже наблюдаемого (или ниже регистрируемого) на данный момент времени предельного размера объектов. Например, от кварков до элементарных единиц материи.

Авторские права на данную работу принадлежат
Фащевскому Александру Болеславовичу
[email protected] , http://afk-intech.ru/

Мы привыкли к трем измерениям нашей Вселенной - в длину, в ширину и в глубину. Мы можем представить, как выглядели бы в усеченных измерениях - на плоскости в 2D или вдоль линии в 1D - но представить, как выглядели бы вещи при большем числе измерений, довольно трудно (если вообще возможно). Мы просто не можем представить, как что-то движется в направлении, которое как бы не входит в наше понятие о пространстве. Нашей Вселенной присуще четвертое измерение (время), но она также обладает лишь тремя пространственными. Внимание, вопрос:

Каково было бы людям, если бы число измерений в нашем мире менялось, как времена года? Допустим, полгода мы жили бы в трех измерениях, а другие полгода - в четырех.

Представьте, если можете, что имеете возможность двигаться в дополнительном направлении, помимо вверх-вниз, север-юг, запад-восток. Представьте для начала, что вы единственный в мире, кто так может.

Для кого-то в трехмерном мире вы могли бы делать невероятные вещи, которые - во многом - сделали бы вас богоподобным:

вы могли бы телепортироваться из одного места в другое, исчезая в одном месте и появляясь где-нибудь еще;
вы могли бы переставлять или удалять чужие внутренние органы, осуществляя хирургию без необходимости вскрывать кому-то тело;
вы могли бы просто убрать кого-то из трехмерной Вселенной, в которой он живет, поместив его через некоторое время в другое место по вашему желанию.

Как это возможно? Представьте, что вы - трехмерное существо - взаимодействуете с двумерной вселенной, как с набором для аппликации на листе бумаги.

С точки зрения нашего дополнительного пространственного измерения мы могли бы попасть внутрь двумерного существа и двигать его внутренности, не разрезая его. Мы могли бы перевернуть его, поменять местами лево и право. Могли бы «забрать» его из его вселенной и поместить куда-то еще.

И если бы мы сами, трехмерные существа, решили попасть бы в их двумерную вселенную, мы выглядели бы странно, поскольку местные жители могли бы видеть лишь двумерные нарезки в отдельно взятый момент.

Сначала мы бы появились бы в виде двух отпечатков ног,

потом переросли бы в два круга, по мере нашего «снижения» через их вселенную,
круги росли бы, пока не соединились в овал,
затем рядом с ними бы появились другие кружочки (пальцы),
переросли бы в два больших круга (кисти, руки), вместе с овалом,
потом все слилось бы в одну большую часть наших плеч,
затем сузилось бы, выросло и растворилось в наших шеях и головах.

К счастью, в нашей Вселенной не проживают четырехмерные существа, поскольку они казались бы нам игнорирующими физические законы божественными существами. Но что, если мы окажемся не самыми многомерными созданиями во Вселенной, а у самой Вселенной будет больше измерений, чем сейчас? Стоит отметить, что это вполне возможно; доказано, что в прошлом у Вселенной могло быть больше измерений.

В контексте общей теории относительности весьма просто выстроить пространственно-временные рамки, в которых число «больших» (то есть макроскопических) измерений изменялось бы со временем. Вы не только могли располагать большим числом измерений в прошлом, но и в будущем вам вполне может выпасть такой шанс; вы вообще могли бы построить пространство-время, в котором это число будет колебаться, изменяясь в большую и меньшую сторону со временем, снова и снова.

Для начала все круто: у нас может быть Вселенная с четвертым - дополнительным - пространственным измерением.

Итак, это круто, но как это будет выглядеть? Обычно мы не думаем о таком, но четыре фундаментальных взаимодействия - гравитация, электромагнетизм и два ядерных взаимодействия - обладают такими свойствами и силами, поскольку существуют при тех измерениях, которыми располагает наша Вселенная. Если бы мы уменьшили или увеличили число измерений, мы бы изменили то, как, например, распространяются линии силового поля.

Если бы это затронуло электромагнетизм или ядерные силы, случилась бы катастрофа.

Представьте, что вы смотрите на атом или внутри атома смотрите на атомное ядро. Ядра и атомы являются строительными кирпичиками всей материи, из которой состоит наш мир, и измеряются мельчайшими расстояниями: ангстрем для атомов (10^-10 метра), фемтометры для ядер (10^-15 метра). Если бы вы позволили этим силам «утекать» в другое пространственное измерение, что они могли бы осуществить только если это измерение достигнет достаточно больших размеров, изменились бы законы взаимодействий, управляющие работой этих сил.

В целом эти силы будут иметь больше «пространства» для разбегания, а значит будут быстрее становиться слабее на дистанции, если будет больше измерений. Для ядер это изменение будет не таким уж плохим: размеры ядер будут больше, некоторые ядра изменят свою стабильность, станут радиоактивными или, напротив, от радиоактивности избавятся. Это ладно. Но с электромагнетизмом будет сложнее.

Представьте, что случилось бы, если бы вдруг силы, связывающие электроны с ядрами, стали слабее. Если бы произошло изменение силы этого взаимодействия. Вы не думаете об этом, но на молекулярном уровне единственное, что вас удерживает, это относительно слабые связи между электронами и ядрами. Если вы измените эту силу, вы измените конфигурации всего остального. Ферменты денатурируют, белки изменят форму, лиганды разойдутся; ДНК не будет кодироваться в молекулах, в которых должна.

Другими словами, если электромагнитная сила изменится, поскольку начнет распространяться в крупное четвертое пространственное измерение, которое достигнет размеров ангстрема, тела людей моментально развалятся, и мы умрем.

Но не все потеряно. Есть много моделей - в основном разработанных в рамках теории струн - где эти силы, электромагнитные и ядерные, ограничены тремя измерениями. Только гравитация может проходить через четвертое измерение. Для нас это означает, что если четвертое измерение будет расти в размере (и, следовательно, в последствиях), гравитация будет «кровоточить» в дополнительное измерение. Следовательно, объекты будут испытывать меньшее притяжение, чем то, к которому привыкли мы.

Все это приведет к проявлению «странного» поведения у разных вещей.

Астероиды, например, - которые сцепились вместе - разлетятся, поскольку их гравитации окажется недостаточно, чтобы удержать камни вместе. Кометы, приближаясь к Солнцу, будут испаряться быстрее и демонстрировать еще более красивые хвосты. Если четвертое измерение вырастет достаточно большим, на Земле сильно уменьшатся гравитационные силы, в результате чего наша планета вырастет больше, особенно вдоль экватора.

Люди, живущие вблизи полюсов, почувствуют себя словно в среде с уменьшенной гравитацией, а люди на экваторе окажутся в опасности улететь в космос. На макроуровне знаменитый закон тяготения Ньютона - закон обратных квадратов - внезапно станет законом обратного куба, сильно уменьшая силу тяжести с расстоянием.

Если измерение достигнет размеров дистанции от Земли до Солнца, все в Солнечной системе окажется развязанным. Даже если это будет длиться всего пару дней в году - и если гравитация будет в норме каждые три месяца - наша полностью развалится всего за сто лет.

На Земле настали бы времена, когда мы не только получили бы возможность передвигаться «дополнительным» путем через пространстве, когда обзавелись бы не только дополнительным «направлением», помимо вверх-вниз, влево-право и вперед-назад, но и когда свойства гравитации изменились бы в худшую сторону. Мы прыгали бы выше и дальше, но последствия для ныне стабильной Вселенной были бы апокалиптическими.

Поэтому мечтать о появлении четвертого измерения точно не стоит. Впрочем, есть и позитивная нотка. Нам не пришлось бы беспокоиться о глобальном потеплении, поскольку увеличение расстояния до Солнца сильно охладило бы наш мир, быстрее, чем нарастающий атмосферный углекислый газ его нагревает.