Расскажите на пальцах о 4D пространстве: как в нем все выглядит, как в нем жить и какие в нем действуют законы?

Валерия Пономаренко
  · 1,4 K
PhD математика

Вот простой и интересный факт о 4D пространстве. Две зацепленные  окружности, которые не расцепить в 3D не разорвав одну из них, легко расцепляются в 4D. Поэтому чтобы сделать крепкую цепочку в 4D надо использовать не окружности, а двумерные сферы (поверхности шара).

Теперь обобщим этот факт. Окружность это одномерная сфера. Из окружностей можно сделать цепочку в 3D. Из двумерных сфер можно сделать цепочку в 4D. Вообще из  N-мерных сфер можно сделать цепочку в (N+2)-мерном пространстве.

Комментировать ответ…
Ещё 1 ответ
Программист, музыкант, ну и что
Множество констант, определяющих состав и поведение материи вообще как таковой, завязано на количестве степеней свободы, или иным образом зависит от количества измерений в нашем мире. К чему это я? Если представлять себе четырёхмерный мир, неизвестно, может ли там вообще существовать конфигурация констант, при которой появится некий аналог материи... Читать далее
18 июля 2016  · < 100
Комментировать ответ…
Вы знаете ответ на этот вопрос?
Поделитесь своим опытом и знаниями
Войти и ответить на вопрос
Читайте также

Как после Большого взрыва могло образоваться пустое пространство между материей? Ведь двигается материя, а не пространство.

Астроном, ГАИШ МГУ

Для начала чуть-чуть философии.

Проблема восприятия физики на постсоветском пространстве сопряжена с тем, что в советское время господствовал материализм, природа считалась познаваемой, а физика описывающей реальные природные явления. Это отразилось в риторике всей школьной программы (Физика -- наука, изучающая законы, по которым работает мир).

На самом деле, это утверждение слишком сильное. Такое мировоззрение господствовало в мире между Ньютоном и Эйнштейном/Планком, когда считалось, что самые фундаментальные физические законы (механики Ньютона) уже открыты. Как оказалось в начале 20 века, природа устроена гораздо сложнее. Более того, независимое развитие квантовой механики в двух разных формулировках (матричная и волновая) привела к осознанию того, что физическая модель не описывает реальную метафизику, а придумывает свою. А несовместимость ОТО и квантовой теории не разрешена до сих пор, хотя обе теории дают прекрасные результаты (предсказания) в своих границах применимости.

Сами понятия "пространство", "время", "материя" придуманы человеком. Совершенно не очевидно, что природа работает именно так. Сейчас в космологии принята инфляционная модель, включающая в себя ОТО и квантовую электродинамику, несмотря на то, что уверенности в работе этих теорий при экстремальных условиях ранней Вселенной у нас нет. ОТО объясняет гравитацию искривлением пространства-времени (дальше в теории следует тензорный анализ). Сжатие -- тоже искривление пространства. Представьте себе бесконечную трехмерную губку, которая начинает изотропно надуваться. Расстояние между отдельными порами будет увеличиваться. Вселенная, согласно Lambda-CDM модели, изначально была очень компактна, расстояние между соседними порами было крайне мало. Сама Вселенная все равно может быть при этом бесконечной! Материи в такой Вселенной тоже было немного. Однако почему-то в ней возникло новое поле, которое назвали инфляцией. Это поле работало как антигравитация и раздуло Вселенную примерно до половины современного размера (между порами), после чего кванты инфляционного поля распались, как распадаются бозоны легкого взаимодействия -- и породили практически все наблюдаемое вещество. После этого Вселенная стала расширяться "по инерции", но это именно эффект расширения пространства, а не разлета галактик в пространстве. То есть, при расширении Вселенной движется именно пространство, а не вещество в нем. Эта модель выглядит фантастичной, но она снимает практически все наблюдаемые парадоксы и не противоречит наблюдаемым фактам. Это совершенно не дает оснований говорить о том, что все так и было, на что современная физика и не претендует. 

После окончания инфляции Вселенная еще довольно долго была очень однородной (просто горячий непрозрачный газ, похожий по виду на огонь или Солнце), а фрагментация в галактики началась только после адиабатического остывания (за счет расширения Вселенной как раз). Почему есть фрагментация в галактики, а не сохранение однородного распределения вещества, объяснил еще Джинс 100 лет назад.

22 апреля 2016  · 1,6 K
Прочитать ещё 5 ответов

В каком пространстве мы живем? Четырехмерном (с учетом времени) или в семимерном (плюс три координаты импульса)?

Susanna Kazaryan
Топ-автор
19,1K
Сусанна Казарян, США, Физик

Мы жили были в 4-x мерном пространстве-времени Миньковского, согласно Стандартной Модели, описывающей все элементарные частицы и их электрослабые и ядерные взаимодействия. Однако стандартная модель не описывает гравитацию и тёмную материю. Для их описания Эйнштейн ввел новое метрическое свойство кривизны пространства-времени, заменив геометрию Евклида на геометрия Римана.

Казалось бы на этом можно было и успокоится. Но нет. Появилась Теория Струн, теория, в которой нет свободных параметров (это огромный плюс), но в которой вопрос размерности пространства-времени открыт (кому-то это минус). В нашем мире дополнительные пространственные измерения (больше 4-x) не наблюдаются. Объясняется это в теории струн  компактификацией этих измерений, т.е скручиванием до размеров порядка планковской длины (10⁻³³ см). Нам такие пространственные размеры абсолютно  недоступны, но эти дополнительные размерности могут проявлять себя при взаимодействиях частиц высоких энергий. Пока что явных экспериментальных подтверждений этому нет. 

Так что, как жили мы в 4-x мерном пространстве времени, геометрия которой оказалась чувствительна к массе объектов, так и будем продолжать в ней жить, по крайней мере до завтра. Ну а завтра видно будет.

19 марта 2017  · 3,6 K
Прочитать ещё 2 ответа

Если наша Вселенная небесконечна и постоянно расширяется, то что находится за ее границами?

Возможно ученые смогут ответить на этот вопрос предельно точно, я лишь поделюсь своими рассуждениями. Кажется что этот вопрос скорее философский.

Согласно теории большого взрыва вселенная началась с сингулярности и постоянно с тех пор расширяется. Куда успел долететь свет с тех пор, там и граница. Таким образом, то, что вы подразумеваете в вопросе под Вселенной, имеет конечные размеры.

На житейском уровне совершенно непонятно, где покоилась сингулярность до большого взрыва. И куда же Вселенная расширяется. (Возможно что нигде и не покоилась и вообще ничего не было до этого, ни пространства, ни времени).

Если даже представить, что наша наблюдаемая Вселенная - это лишь песчинка в чем-то большем (мне нравится фантазировать что например Вселенная - лишь микроб на теле вселенского динозавра, который ходит себе по каким-то своим полям и ест траву, а значит за границей такой же микроб), то это большее тоже должно где-то покоится. Этакая матрешка получается.

Если продолжать такие рассуждения, то рано или поздно мы придем к тому, что да, все это пространство бесконечно и за границей его находится ничто, там просто нет ничего. Но по всей видимости на текущем уровне нашего развития, нам это очень сложно понять и представить.

Прочитать ещё 4 ответа

Почему теорию гравитации не воспринимают в штыки от того,что это теория. А с эволюцией иначе,хотя и то и другое научно подкреплено уже давно.

Михаил Реутин
Эксперт
6,0K
врач-педиатр

Кем воспринимается в штыки? То-то и оно. Воспринимающие теорию эволюцию в штыки делятся, по большому счёту, на 2 группы:

-- псевдорелигиозные люди, считающие, что ТЭ противоречит писанию и что бог создал всё и сразу. При этом Ватикан давно признал эволюцию -- просто как движущую силу рассматривают бога;

-- "возвышенные личности", которым неприятна мысль о том, что они произошли от обезьяны. Это же фу-фу.

А гравитация, вроде, ничьи чуЙства не задевает :)

29 июля 2016  · < 100
Прочитать ещё 4 ответа

Я знаю что это звучит в духе какого-нибудь сторонника alt-right, но не кажется ли вам что белая раса начинает вымирать вследствие низкой рождаемости?

Пролетарий умственного труда.

возможно. и что? любй человек увлекающийся историей вам расскажет, что нации меняются, сменяют друг друга и всё такое.

да, кто-то как-то ассимилируетсЯ, возникают новые культуры и так далее.
ну внезапно исчезнет эта расса и возникнет другая.

что с того то?

Прочитать ещё 6 ответов