Главная ПВХ трубы

Трехмерное измерение. Почему мы живем в трехмерном пространстве. Что такое трехмерное пространство

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.

Общеизвестно, что мир, в котором мы живем, трехмерен. Окружающее нас пространство обладает тремя измерениями — длиной, шириной и высотой. Ну, а если бы наш мир имел больше трех измерений? Как повлияло бы «лишнее» измерение на течение различных физических процессов?

На страницах современных научно-фантастических произведений довольно часто можно встретиться с почти мгновенным преодолением огромных космических расстояний с помощью так называемой «нуль-транспортировки» или перехода через «гиперпространство», или «подпространство», или «надпространство».

Что имеют в виду фантасты? Ведь хорошо известно, что максимальной скоростью, с которой могут перемещаться любые реальные тела, является скорость света в пустоте, и то практически она недостижима. О каких же «скачках» через миллионы и сотни миллионов световых лет может идти речь? Разумеется, идея эта — фантастическая. Однако в ее основе лежат довольно интересные физико-математические соображения.

Начнем с того, что представим себе одномерное существо-точку, живущее в одномерном пространстве, т. е. на прямой линии. В этом «тесном» мире имеются только одно измерение — длина и только два возможных направления — вперед и назад.

У двумерных воображаемых существ, «плоскатиков», возможностей значительно больше. Они уже могут перемещаться в двух измерениях, в их мире помимо длины есть еще и ширина. Но они точно так же не способны выйти в третье измерение, как и существа-точки не могут «выпрыгнуть» за пределы своей прямой линии. Одномерные и двумерные обитатели в принципе могут прийти к теоретическому заключению о возможности существования большего числа измерений, но путь в следующее измерение для них закрыт.

По обе стороны от плоскости расположено трехмерное пространство, в котором обитаем мы, трехмерные существа, неведомые для двумерного жителя, заключенного в свой двумерный мир: ведь даже видеть он может только в пределах своего пространства. Ввиду этого о существовании трехмерного мира и его обитателей двумерный житель мог бы узнать только в том случае, если бы какой-нибудь человек, к примеру, проткнул плоскость пальцем. Но и тогда двумерное существо могло бы наблюдать только двумерную область соприкосновения между пальцем и плоскостью. Вряд ли этого было бы достаточно, чтобы сделать какие-то заключения о «потустороннем», с точки зрения двумерного жителя, трехмерном пространстве и его «таинственных» обитателях.

Но точно такое же рассуждение можно провести и для нашего трехмерного пространства, если бы оно было заключено в каком-то еще более обширном, четырехмерном пространстве, подобно тому как двумерная поверхность заключена в нем самом.

Однако выясним сперва, что вообще представляет собой четырехмерное пространство. В трехмерном пространстве существуют три взаимно перпендикулярных «основных» измерения — «длина», «ширина» и «высота» (три взаимно перпендикулярных направления осей координат). Если бы к этим трем направлениям можно было добавить четвертое, также перпендикулярное к каждому из них, то пространство имело бы четыре измерения, было бы четырехмерным.

С точки зрения математической логики рассуждение о четырехмерном пространстве абсолютно безукоризненно. Но само по себе оно ничего не доказывает, поскольку логическая непротиворечивость еще не является доказательством существования в физическом смысле. Такое доказательство способен дать только опыт. А опыт свидетельствует о том, что в нашем пространстве через одну точку можно провести лишь три взаимно перпендикулярные прямые линии.

Обратимся еще раз к помощи «плоскатиков». Для этих существ третье измерение (в которое они не могут выйти) — все равно что для нас четвертое. Однако есть и существенная разница между воображаемыми плоскими существами «плоскатиками» и нами, обитателями трехмерного пространства. В то время как плоскость является двумерной частью реально существующего трехмерного мира, все имеющиеся в нашем распоряжении научные данные убедительно свидетельствуют о том, что мир, в котором мы живем, геометрически трехмерен и не является частью какого-то четырехмерного мира. Если бы такой четырехмерный мир действительно существовал, то в нашем трехмерном мире могли бы про- , исходить некоторые «странные» явления.

Вернемся снова к двумерному плоскому миру. Хотя его обитатели и не могут выходить за пределы плоскости, все же, благодаря наличию внешнего трехмерного мира, некоторые явления, в принципе, могут здесь протекать с выходом в третье измерение. Это обстоятельство в ряде случаев делает возможным такие процессы, которые в самом по себе двумерном мире не могли бы происходить.

Представим себе, например, нарисованный в плоскости обыкновенный циферблат от часов. Какими бы способами мы ни вращали и перемещали этот циферблат, оставаясь в плоскости, нам никогда не удастся изменить направление расположения цифр так, чтобы они следовали друг за другом против часовой стрелки. Этого можно добиться, лишь «изъяв» циферблат из плоскости в трехмерное пространство, перевернув его, а затем снова возвратив в нашу плоскость.

В трехмерном пространстве подобной операции соответствовала бы, например, такая. Можно ли перчатку, предназначенную для правой руки, путем одних только перемещений в пространстве (т. е. не выворачивая наизнанку) превратить в перчатку для левой руки? Каждый легко может убедиться в том, что подобная операция неосуществима. Однако при наличии четырехмерного пространства этого можно было бы достичь так же просто, как и в случае с циферблатом.

Мы не знаем выхода в четырехмерное пространство. Но дело не только в этом. Его, видимо, не знает и природа. Во всяком случае, никаких явлений, которые можно было бы объяснить существованием четырехмерного мира, охватывающего наш трехмерный, мы не знаем.

Если бы четырехмерное пространство и выход в него действительно существовали, открывались бы удивительные возможности.

Представим себе «плоскатика», которому необходимо преодолеть расстояние между двумя точками плоского мира, отстоящими друг от друга, скажем, на 50 км. Если «плоскатик» перемещается со скоростью один метр в сутки, то подобное путешествие займет более ста лет. Но представьте себе, что двумерная поверхность свернута в трехмерном пространстве таким образом, что точки начала и конца маршрута оказались друг от друга на расстоянии всего лишь одного метра. Теперь их отделяет друг от друга совсем небольшое расстояние, которое «плоскатик» мог бы преодолеть всего за одни сутки. Но этот метр лежит в третьем измерении! Это и была бы «нуль-транспортировка», или «гиперпереход».

Аналогичная ситуация могла бы возникнуть и в искривленном трехмерном мире...

Как показала общая теория относительности, наш мир действительно обладает кривизной. Об этом мы уже знаем. И если бы еще существовало четырехмерное пространство, в которое погружен наш трехмерный мир, то для преодоления некоторых гигантских космических расстояний достаточно было бы «перескочить» через разделяющую их четырехмерную щель. Вот что имеют в виду писатели-фантасты.

Таковы соблазнительные преимущества четырехмерного мира. Но есть у него и «недостатки». Оказывается, с ростом числа измерений уменьшается устойчивость движения. Многочисленные исследования показывают, что в двумерном пространстве вообще никакое возмущение не может нарушить равновесия и удалить тело, движущееся по замкнутой траектории вокруг другого тела, в бесконечность. В пространстве трех измерений ограничения уже значительно слабее, но все же и здесь траектория движущегося тела не уходит в бесконечность, если только возмущающая сила не слишком велика.

Но уже в четырехмерном пространстве все круговые траектории становятся неустойчивыми. В таком пространстве планеты не могли бы обращаться вокруг Солнца — они либо упали бы на него, либо улетели в бесконечность.

Используя уравнения квантовой механики, можно также показать, что в пространстве, обладающем более чем тремя измерениями, не мог бы существовать как устойчивое образование и атом водорода. Происходило бы неизбежное падение электрона на ядро.

Добавление четвертого измерения изменило бы и некоторые чисто геометрические свойства пространства. Одним из важных разделов геометрии, который представляет не только теоретический, но и большой практический интерес, является так называемая теория преобразований. Речь идет о том, как изменяются различные геометрические фигуры при переходе от одной системы координат к другой. Один из типов таких геометрических преобразований носит наименование конформных. Так называются преобразования, сохраняющие углы.

Точнее, дело обстоит следующим образом. Представьте себе какую-нибудь простую геометрическую фигуру, скажем, квадрат или многоугольник. Наложим на него произвольную сетку линий, своеобразный «скелет». Тогда конформными мы назовем такие преобразования системы координат, при которых наш квадрат или многоугольник перейдет в любую другую фигуру, но так, что углы между линиями «скелета» при этом сохранятся. Наглядным примером конформного преобразования может служить перенесение поверхности глобуса на плоскость — именно так строятся географические карты.

Еще в прошлом столетии математик Б. Риман показал, что любая плоская сплошная (т. е. без «дыр», или, как говорят математики, односвязная) фигура может быть конформно преобразована в круг.

Вскоре современник Римана Ж. Лиувилль доказал еще одну важную теорему о том, что не всякое трехмерное тело можно конформно преобразовать в шар.

Таким образом, в трехмерном пространстве возможности конформных преобразований далеко не так широки, как в плоскости. Добавление всего лишь одной оси координат накладывает на геометрические свойства пространства весьма жесткие дополнительные ограничения.

Не потому ли реальное пространство именно трехмерно, а не двумерно или, скажем, пятимерно? Может быть, как раз все дело в том, что двумерное пространство слишком свободно, а геометрия пятимерного мира, наоборот, чересчур жестко «закреплена»? А в самом деле, почему? Почему пространство, в котором мы живем, трехмерно, а не четырехмерно или пятимерно?

Многие ученые пытались ответить на этот вопрос, исходя из общих философских соображений. Мир должен обладать совершенством, утверждал Аристотель, и только три измерения способны это совершенство обеспечить.

Однако конкретные физические проблемы не могут быть решены подобными методами.

Следующий шаг был сделан Галилеем, отметившим тот опытный факт, что в нашем мире могут существовать самое большее три взаимно перпендикулярных направления. Однако выяснением причин подобного положения вещей Галилей не занимался.

Сделать это пытался Лейбниц с помощью чисто геометрических доказательств. Но и такой путь малоэффективен, поскольку эти доказательства строились умозрительно, без связи с окружающим миром.

Между тем то или иное число измерений — это физическое свойство реального пространства, и оно должно иметь вполне определенные физические причины, быть следствием каких-то глубоких физических закономерностей.

Вряд ли эти причины можно вывести из тех или иных положений современной физики. Ведь свойство трехмерности пространства лежит в самом фундаменте, в самой основе всех существующих физических теорий. Видимо, решение этой задачи станет возможным лишь в рамках более общей физической теории будущего.

И, наконец, последний вопрос. В теории относительности идет речь о четырехмерном пространстве Вселенной. Но это не совсем то четырехмерное пространство, о котором говорилось выше.

Начнем с того, что четырехмерное пространство теории относительности — это не обычное пространство. Четвертым измерением здесь является время. Как мы уже говорили, теория относительности установила тесную связь между пространством и материей. Но не только. Оказалось, что непосредственно связаны между собой также материя и время, а следовательно, пространство и время. Имея в виду эту зависимость, известный математик Г. Минковский, работы которого легли в основу теории относительности, говорил: «Отныне пространство само по себе и время само по себе должны стать тенями и только особого рода их сочетание сохранит самостоятельность». Минковский предложил использовать для математического выражения зависимости пространства и времени условную геометрическую модель, четырехмерное «пространство — время». В этом условном пространстве по трем основным осям откладываются, как обычно, интервалы длины, по четвертой же оси — интервалы времени.

Таким образом, четырехмерное «пространство — время» теории относительности является всего-навсего математическим приемом, позволяющим в удобной форме описывать различные физические процессы. Поэтому говорить, что мы живем в четырехмерном пространстве, можно лишь в том смысле, что все происходящие в мире события совершаются не только в пространстве, но и во времени.

Разумеется, в любых математических построениях, даже самых абстрактных, находят свое выражение какие-то стороны объективной действительности, какие-то отношения между реально существующими предметами и явлениями. Но было бы грубой ошибкой ставить знак равенства между вспомогательными математическими аппаратами, а также применяемой в математике условной терминологией и объективной реальностью.

В свете этих соображений становится ясно, что утверждать, ссылаясь при этом на теорию относительности, будто бы наш мир четырехмерен,— приблизительно то же самое, что отстаивать идею, будто темные пятна на Луне заполнены водой, на том основании, что астрономы называют их морями.

Так что «нуль-транспортировка», по крайней мере на современном уровне развития науки, к сожалению, осуществима лишь на страницах фантастических романов.

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/

Трехмерное пространство является геометрической моделью мира, в котором мы живем. Трехмерным оно называется потому, что его описание соответствует трем единичным векторам, имеющим направление в длину, ширину и высоту. Восприятие трехмерного пространства развивается еще в самом раннем возрасте и имеет прямое отношение к человека. Глубина его восприятия зависит от визуальной способности осознания окружающего мира и способности идентификации трех измерений с помощью органов чувств.

Согласно аналитической геометрии, трехмерное пространство в каждой его точке описывается тремя характеризующими величинами, называемыми координатами. Оси координат, расположенные перпендикулярно относительно друг друга, в точке пересечения образовывают начало координат, имеющее нулевое значение. Положение любой точки в пространстве определятся относительно трех осей координат, имеющих различное числовое значение на каждом заданном промежутке. Трехмерное пространство в каждой отдельной его точке определяется тремя числами, соответствующими расстоянию от точки отсчета на каждой оси координат до точки пересечения с заданной плоскостью. Существуют также такие схемы координат, как сферическая и цилиндрическая системы.

В линейной алгебре понятие трехмерного измерения описывается при помощи понятия линейной независимости. Физическое пространство трехмерно потому, что высота любого объекта никак не зависит от его ширины и длины. Выражаясь языком линейной алгебры, пространство трехмерно потому, что каждая отдельная его точка может быть определена комбинацией из трех векторов, линейно независимых друг от друга. В такой формулировке понятие пространство-время имеет четырехмерное значение, потому что положение точки в различные промежутки времени не зависит от ее расположения в пространстве.

Некоторые свойства, которые имеет трехмерное пространство, качесвенно отличаются от свойств пространств, находящихся в другой размеренности. К примеру, узел, завязанный на веревке, находится в пространстве меньшей размеренности. Большинство физических законов связаны с трехмерной размеренностью пространства, например, законы обратных квадратов. В трехмерном пространстве могут находиться двухмерные, одномерные и нульмерные пространства, в то время как само оно считается частью модели

Изотропность пространства является одним из ключевых его свойств в классической механике. Изотропным пространство называется потому, что при повороте системы отсчета на любой произвольный угол изменений результатов измерений не происходит. Закон сохранения основан на изотропных свойствах пространства. Это обозначает, что в пространстве все направления равны и не существует отдельного направления с определением независимой Изотропность имеет одинаковые физические свойства во всех возможных направлениях. Таким образом, изотропное пространство - это такая среда, которой не зависят от направления.

Опишу математическим языком.

Рассмотрим обычное трёхмерное пространство, в котором мы живём. Мы прекрасно понимаем, что такое точка, прямая и плоскость в этом пространстве. Пересечение двух плоскостей дает нам прямую, пересечение двух прямых - точку. Каждую точку в этом пространстве можно описать тремя координатами: (x, y, z). Первая координата обычно обозначает длину , вторая - ширину , третья - высоту данной точки относительно точки начала координат. Все это легко можно проиллюстрировать и представить.

Однако четырёхмерное пространство не такое уж простое. Любую точку в этом пространстве теперь можно описать четырьмя координатами: (x, y, z, t), где добавляется новая координата t, которую в физике часто называют временем . Под этим подразумевается, что помимо длины, ширины и высоты точки указывается и её положение по времени, т. е. где она находится: в прошлом, в настоящем или в будущем.

Но отойдём от физики. Оказывается, что математически в этом пространстве добавляется новый аксиоматический объект, именуемый гиперплоскостью . Её условно можно представить как одно целое "трехмерное пространство". По аналогии в трехмерном пространстве, пересечение двух гиперплоскостей дает нам плоскость . Различные комбинации этой штуки с четырёхмерными фигурами дают нам неожиданные результаты. Например, в трехмерном пространстве пересечение плоскости с шаром дает нам круг. По этой аналогии в четырехмерном пространстве пересечение четырехмерного шара с гиперплоскостью дает нам трёхмерный шар. Становится очевидно, что практически невозможно мысленно представить и нарисовать четырёхмерное пространство: биологически наши органы чувств приспособлены лишь к трёхмерному случаю и ниже. Поэтому четырёхмерное пространство чётко можно описать только математическим языком, в основном с помощью действий с координатами точек.

Однако менее точно его кое-как можно описать и другим языком. Рассмотрим концепцию параллельных миров: помимо нашего мира "существуют" и другие миры, в котором некоторые события шли иначе. Обозначим наш мир через букву А, а некий другой мир - через букву Б. С точки зрения четырёхмерного пространства можно сказать, что мир А и мир Б - разные "трёхмерные пространства", которые оказываются не пересекающимися. Это и есть параллельные гиперплоскости . И их бесконечно много. Если случается так, что если в определены момент времени в мире А "дедушка умер", а в мире Б "дедушка все ещё жив", то миры А и Б пересекаются по некоторой четырехмерной фигуре, в которой все события шли одинаково до некоторого момента времени, а потом фигура как бы "разделилась" на непересекающиеся трехмерные части, в каждой из которой описывается состояние дедушки, жив он или нет. Это можно было бы описать в двумерном формате: была одна прямая, которая потом разделилась на две непересекающиеся линии.