ЭлементыЭлементы большой науки
Жизнь в науке. Дневники
Главная / Дневники / Владимир Андреевич / Запись

О ЧИСЛЕ ИЗМЕРЕНИЙ ПРОСТРАНСТВА

18.10.2007
16:01
настроение:
несогласный
несогласный

Рассмотрим геометрические свойства пространств с различным числом измерений.
      0-мерное пространство. Это точка.
      1-мерное пространство — линия. Кривой она может быть лишь в том случае, если она вложена в не менее чем двумерное пространство. Иначе ей попросту не в чем искривляться.
В одномерном пространстве возможен один вид фигур — отрезки.
      2-мерное пространство — поверхность. При отсутствии третьего измерения может быть лишь плоскостью.
В двумерном евклидовом пространстве число видов выпуклых правильных фигур — многоугольников — бесконечно велико. При n→∞ правильный многоугольник стремится принять форму круга. Полный плоский угол равен 2π радианов или 360°.
Плоскость разбивается на правильные ячейки с единичным ребром тремя способами: в первом случае это двумерная решётка (сетка) из правильных треугольников, во втором — сетка из квадратов, а в третьем — сетка из правильных шестиугольников. Полный плоский угол кратен внутренним углам этих ячеек: 360°:60°=6; 360°:90°=4; 360°:120°=3.
Вокруг узлов треугольной сетки группируются по 6 фигур; вокруг узлов квадратной сетки — по 4 фигуры; а в случае 6-угольной сетки — по 3.
Плоскость разбивается осями прямоугольной декартовой системы координат на 4 квадранта.
Правильный 6-угольник может быть разбит на 6 правильных треугольников. Треугольная и квадратная сетки не могут сосуществовать на одной плоскости по причине их геометрической „нестыковки”.
      3-мерное пространство при отсутствии четвёртого измерения непременно евклидово. В нём возможно пять видов выпуклых правильных многогранников: тетраэдр, куб, октаэдр, додекаэдр и икосаэдр.
Полный угол равен 4π квадратных радианов (стерадианов).
Правильная решётка в трёхмерном пространстве возможна лишь кубическая. Вокруг узлов этой решётки группируются по 8 фигур.
Трёхмерное пространство делится плоскостями прямоугольной евклидовой системы координат на 8 октантов.
      4-мерное пространство в отсутствие пятого измерения обязательно евклидово. В нём имеется шесть видов выпуклых правильных многогранников: симплекс, гиперкуб, 16-гранник, 24-гранник, 120-гранник и 600-гранник.
В 4-мерном евклидовом пространстве полный угол равен 2π² кубических радианов.
Гиперкуб содержит 8 диагоналей, длина которых в точности равна двойной длине его ребра. Гиперкубическая ячейка разбивается на 8 четырёхмерных пирамид, которые не являются правильными фигурами.
В гиперкубической решётке вокруг узлов группируются по 24=16 гиперкубов.
Гиперплоскости (3-мерные пространства) прямоугольной декартовой системы координат делят 4-мерное пространство на 16 частей, аналогичных квадрантам и октантам. Одна такая часть содержит 2π²:16=π²/8 кубических радианов, а вовсе не π/2, как это кажется на первый взгляд. Очевидно, внутренний трёхмерный угол при вершине гиперкуба имеет ту же величину.
Как было сказано выше, гиперкубические ячейки делятся на более мелкие ячейки гиперпирамидальной формы. Оказывается, на этом „строительство” 4-мерной решётки не заканчивается.
Центры гиперкубических ячеек (вершины 4-пирамидальных ячеек) соединяются рёбрами единичной длины. Образуется „параллельная” гиперкубическая решётка, сдвинутая по диагонали на единичный отрезок длины. Таким образом, в каждой вершине сходятся 24 ребра: 8 „прямых” рёбер и 16 диагональных (кстати, решётку можно повернуть так, что в каждой ячейке 8 диагональных рёбер станут „прямыми” рёбрами, а все „прямые” рёбра станут диагональными.

      5- и более „высокомерные” пространства при отсутствии n+1-го измерения — непременно евклидовы. В любом из них есть лишь три вида n-мерных выпуклых правильных многогранников: аналоги тетраэдра, октаэдра и куба.
Прямоугольная декартова система координат делит n-мерное пространство на 2ⁿ частей, аналогичных квадранту и октанту.
Полный угол в n-мерном пространстве находится по формуле

(n)=n/2 радn−1
────
Γ(n/2)
        или
(n)=n/2 радn−1 — для чётных n;
────
(n/2)!

(n)=2(n+1)/2π(n−1)/2 радn−1 — для нечётных n.
───────────
(n−2)‼

Так, в 5-мерном пространстве полный угол равен (8/3)π2 рад4, в 6-мерном — π3 рад5, в 7-мерном — (16/15)π3 рад6, в 8-мерном — (8/3)π6 рад7.

С математической точки зрения, число измерений непрерывного пространства неограничено, причём, все его измерения равноправны. Действительно, теоретически мы можем увеличивать его до бесконечности — просто добавляя всё новые и новые ортогональные координатные оси или базисные векторы. Очевидно, все они равноправны. Поэтому, если бы реально существовали четвёртое, пятое и т. д. измерения, то мы легко бы это обнаружили и без приборов! Мы повседневно убеждаемся в трёхмерности реального мира. В данном случае нельзя не доверять нашим чувствам. Да, человек воспринимает не весь спектр звуковых и электромагнитных колебаний, не может видеть микромир невооружённым глазом. Но, не замечать четвёртого, пятого и т. д. измерений, если бы они существовали, человек бы не мог, так как пространственное измерение — весьма ощутимый фактор!
Правомерно предположить, что реальное пространство дискретно, что именно в его дискретности заключён ограничительный механизм для числа его измерений.

Пустое пространство не может быть искривлённым, так как оно есть ничто, а ничто не может иметь метрических свойств. Рассуждение о метрике того, чего нет — нонсенс!
Абсолютно пустое непрерывное пространство — математическая абстракция; оно лишено физического содержания.
Число измерений пространства зависит от числа измерений объектов. „Скрытые” измерения могут существовать лишь в формулах и в воображении. Обычные измерения равноправны. Их три.
Время в том, чего нет не существует как понятие. Время „привязано” к объектам. Время не имеет измерений, аналогичных пространственным. Время — параметр, характеризующий динамику процессов. Кстати, именно процессы управляют течением времени, а вовсе не наоборот!
Предполагается, что дискретные элементы пространства могут „удачно” располагаться не более, чем в трёх измерениях.
В этой связи появилась идея фундаментальной Решётки — „каркаса” Вселенной.
Решётка это не эфир и не aналог эфира; это само пространство.

Двумерные поверхности могут быть искривлены в трёхмерном пространстве. Искривлены, именно, поверхности, а отнюдь не двумерные пространства! Даже если бы и было четвёртое измерение, искривиться в нём могли бы трёхмерные гиперповерхности четырёхмерных объектов, а вовсе не трёхмерное пространство. Искривление светового луча в поле тяготения объяснимо и без ОТО: гравитация действует на все частицы, в том числе, на фотоны. Траектории фотонов наименее искривлены по сравнению с траекториями менее быстрых частиц,— только поэтому их можно считать геодезическими линиями.
Хотя время — не измерение, а параметр, однако, формально оно может рассматриваться как четвёртое измерение; даже важные результаты из такого допущения получаются. Ошибочные допущения иногда приводят к практически приемлемым результатам. Вспомните об эпициклах и деферентах!

Ответить предыдущая | следующая

КОММЕНТАРИИ:

25.11.2007 12:59#
borag
О числе измерений пространства
Как-то все очень спорно, слишком субъективно в смысле доказательств. Пример. Пусть имеем двумерное пространство, в котором величина элементарного интервала зависит от точки приложения и его направления. Это уже нельзя будет назвать плоскостью, даже если оно не погружено в пространство большей размерности.
25.11.2007 16:44#
О числе измерений пространства
Пространство это НИЧТО, поэтому некорректно говорить о его геометрических свойствах.
Геометрическими свойствами обладают физические объекты и их элементы, в том числе, поверхности.
Чтобы поверхность объекта не была плоской, объект непременно должен быть трёхмерным.
26.11.2007 00:42#
borag
О числе измерений пространства
Математическое пространство - это вполне определенная абстракция. Физическое пространство, вмещающее в себя все виды материи и пределяющее ее свойства, все-таки не может быть НИЧЕМ. Оно характеризуется размерностью, протяженностью, различными физическими параметрами: диэлектрической и магнитной проницаемостью и т.п. Я полагал, что Ваши фудлы отражают структуру реального физического пространства. Или это математическая абстракция? Кстати, я не понимаю, как можно добавить четвертый вектор в нашем пространстве, ортогональный уже имеющимся трем.
26.11.2007 14:54#
О числе измерений пространства

Математическое, абстрактное пространство — ничто.
Фудлы — элементы реального, физического пространства.
Решётка, состоящая из фудлов и есть само это пространство. Никаких дополнительных реальных объектов здесь быть не может.
Как добавить четвёртый, пятый и т. д. ортогональные векторы?
Вот так: ai+bj+ck+dl+em+fn+... Конечно, такое возможно лишь в математическом пространстве.

26.01.2008 17:05#
О числе измерений пространства
Здравствуйте, Владимир Андреевич!
Мне не совсем понятно, что собственно Вы хотели бы от меня, моё отношение к миру довольно полно описано в моей статье http://lib.mexmat.ru/forum/viewtopic.php?p=77335#77335 (может быть кое что и между строк). Мне очень жаль, но мы думаем с Вами в несколько разных плоскостях-проясню свою мысль.. Меня больше занимает такое замечательное явление, как ферромагнетизм или такие необычные свойства такого обычного вещества, как железо, чем такое понятие, как фудлы. Это ничего не значит-это дело предпочтений. В одном, я думаю, наши взгляды совпадают, говорить о неком пустом пространстве бессмысленно. Что касается заблуждений, то, как мне кажется, вся история человечества-это преодоление заблуждений и надеюсь в дальнейшем будет так же. Всё это только по тому, что ответить на такой простой человеческий вопрос, как: "Какого чёрта вся эта хрень висит у нас над головой?", вероятно, чрезвычайно сложно. Конечно у меня есть некоторые предположения на этот счёт, но это всего лишь предположения, в любом случае сейчас не моё время, а это уже личное...
по Вашей просьбе, с полным уважением-Станский Сергей Владимирович.
11.06.2008 22:24#
О числе измерений пространства
Я прошу прощения за резкость, но на мой взгляд - это болезненный бред. Я даже не хочу начинать это дело критиковать, т.к. число ощибок и непонятно откуда взятых допущений слишком велико.
Возмите любой учебник по высшей геометрии и прочитайте его.
18.06.2008 01:16#
О числе измерений пространства
Размещено по просьбе пользователя vlan.

Будучи заблокированным, я могу общаться с участниками "Элементов" только по e-mail (если он указан в разделе "Обо мне").

Пётр Ключарёв объявил евклидову геометрию "болезненным бредом"!

В моей статье "О числе измерений пространства" приведена обзорная информация о евклидовых пространствах. В ней, по сравнению с другими моими статьями, "отсебятины" меньше всего.

О каких таких "ошибках и непонятно откуда взятых допущениях" пишет Пётр Ключарёв?!

Допущение там лишь одно: реальное пространство евклидово и трёхмерно -- не такое уж произвольное, а обоснованное на повседневном опыте.
18.06.2008 13:30#
О числе измерений пространства
Евклидова геометрия бредом, конечно не является. А вот то, что, как вы пишите "5- и более „высокомерные” пространства при отсутствии n+1-го измерения — непременно евклидовы" - это не так.
Ваше "доказательство" равноправия измерений - ничего не доказывает.,
Вы говорите: "Пустое пространство не может быть искривлённым, так как оно есть ничто, а ничто не может иметь метрических свойств. Рассуждение о метрике того, чего нет — нонсенс!". Это утверждение показывает, что вы не знакомы с геометрией.
Ваши измышления про время ничем не доказаны и расходятся с современными представлениями.
Список этих замечаний можно продолжать и продолжать.
Рекомендую вам, уважаемая Земфира, прочитать хороший учебник по высшей геометрии.
28.06.2008 20:22#
О числе измерений пространства

Размещено по просьбе заблокированного пользователя vlan в ответ Петру Ключарёву.

> *Евклидова геометрия бредом, конечно не является.*
        Так у меня нет ничего такого, что бы ей противоречило.

> *А вот то, что, как вы пишите, "5- и более "высокомерные" пространства при отсутствии n+1-го измерения — непременно евклидовы" - это не так.*
        В дифференциальной геометрии, действительно, это не так. У меня же речь идёт о геометрии евклидовой. Здесь 5-мерность это не какое-то ограничение, а продолжение и обобщение ранее сказанного в статье.

> *Ваше "доказательство" равноправия измерений - ничего не доказывает.*
        А разве равноправие измерений нуждается в доказательстве?!

> *Вы говорите: "Пустое пространство не может быть искривлённым, так как оно есть ничто, а ничто не может иметь метрических свойств. Рассуждение о метрике того, чего нет — нонсенс!". Это утверждение показывает, что вы не знакомы с геометрией.*
        Математическое пространство и физическое пространство это не одно и то же.
Обвинение оппонентов в незнании — излюбленный приём научных снобов.

> *Ваши измышления про время ничем не доказаны и расходятся с современными представлениями.*
        Недоказанные ещё не значит ошибочные.
Современные ещё не значит правильные.

> *Список этих замечаний можно продолжать и продолжать.*
        Да не такая уж и длинная у меня статья, чтобы вместить в себя столько ошибок!

24.09.2008 09:09#
О числе измерений пространства
Во первых, почему размерность такая привлекательная? В математике то, что сводится к элементарному счету является наиболее достоверным. Ведь самому счету с помощью 10 пальцев, наверное, больше 10 тысяч лет. Континуум же намного более сложная для восприятия конструкция и преподносит множество сюрпризов до сих пор.

В второх, не все так просто с размерностью. Если понимать под размерностью количество координат, то Пеано подрубил это определение на корню. Он изобрел взаимнооднозначное отображение отрезка на квадрат. То есть любой точке квадрата можно сопоставить точку отрезка. Таким образом для позиционирования в квадрате ** дотаточно одной координаты **. Есть обобщение для любого количества координат.


В третьих, размерностей много и хотя каждый автор претендует на исключительность, все равно остается ощущение, что это всего лишь концепция. А реальность остается шире этих концепций.

Широко известные размерности : Хаусдорфа-Безиковича, Минковского, Лебега, Индукционные, Гомологическая, Топологическая и тп. Можно на эту тему почитать Мандельбродта.

24.09.2008 09:22#
Время
А что такое время? Прошлого уже нет, будущего еще нет. Настоящее неуловимо.
Запись удалена (24.02.2009 11:09) . . .
14.04.2009 13:57#
настроение:
заинтересованный
заинтересованный
О числе измерений пространства
"До чего ж я люблю мечтать! Бесподобное это чувство! Вот опять, прилёг на кровать, а в голове уже "цветная капуста".... Ведь мечтаю я, просто так, без систем, без границ лавирую... просто так, просто так, просто так! Всё привычное на свой лад утрирую."

Действительно, возможности нашего воображения имеют очень плохо очерченные границы, а возможности языка (как вы справедливо заметили) весьма ограничены. Но они, эти языковые ограниченные возможности, увы, единственный мостик нашего с вами взаимопонимания. Поэтому у вас выбор:
1) замкнуться в своих мечтаниях как в гравитационном коллапсе и не питать иллюзий относительно того, что ваши фантазии о содержимом того или иного "чёрного ящика" станут когда-нибудь всеобщим знанием;
2) принять правила и устоявшуюся терминологию как обязательный инструмент общения с себе подобными и не отступать от них, излагая свои версии и гипотезы. Что Вы и стараетесь делать. А это скучное и малопродуктивное занятие. Ибо принципиально новое(если таковое имеется) требует новых языковых средств для своего выражения. А новые языковые средства надо найти, надо обучить других этими средствами пользоваться... Поэтому неизбежен третий пункт;
3)неотступно искать, пробовать, многократно повторяя, прежде всего, для самого себя, всё новые и новые языковые формы, многократно предлагая их на общий или хотя бы дружеский суд, пока, наконец, не станет ясно сначала Вам, что: a)форма найдена, b)ничего нового нет и не было.
Если "a)" то снова и снова, но теперь уже уверенней и настойчивей учите нас невежд вашему открытию.
Мы учится готовы и рады. Но пока даже самое первое и самое простое (казалось бы) Ваше предложение очень невнятно. Почему? Да потому что копнули Вы глубоко. Вы начали, сами того не сознавая, пересматривать, уточнять и заново анализировать понятия Бесконечного и Конечного, Начала и Конца, Точки Отсчёта и Точки Наблюдения и ещё ряда фундаментальных философско-бытовых понятий. Эта наша общая проблема, мы все (вместе с Эйнштейном) грешим такими странными недосмотрами, когда нам кажется, что требование изотропности нами выполнено. А вот пустячок остался незамеченным и всё... всё рушится ко всем чертям.
16.04.2011 14:22#
dimakrat
настроение:
заинтересованный
заинтересованный
О числе измерений пространства
Вполне с вами согласен по поводу пустого пространства, оно не имеет каких-либо выделенных направлений и поэтому представляется полностью лишенным каких-либо измерений. Но, дело даже не в том, что пустого пространства просто не существует, но само оно (даже пустое) содержит возможность движения материи (иначе материи в нем просто бы не существовало). При этом движение может осуществляться по двум возможным видам направлений. Один вид направлений отражает свойства нашего равномерного пространства, и так уж получилось, что мы выделяем в нем три направления (X, Y, Z). Но данные направления в принципе равнозначны и их можно объединить в один вид. Но есть еще один вид направлений, которые альтернативны всем этим трем направлениям - это направление "вовнутрь" или обратное направление "изнутри". Данное направление образует угол ко всем трем направлениям нашего пространства (X, Y, Z) одновременно (оно не укладывается в рамки этих направлений). Поэтому Пространство, даже не смотря на всю свою пустоту содержит два вида своих направлений, и соответственно способно иметь видовое деление. Оно способно быть пространством "между" и пространством "в".
Вести дневник и оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи
Логин:
Пароль:
Зарегистрироваться
Последние сообщения
Помощь
Всего дневников: 640

Пользователей
в системе: 2724

Всего записей
и комментариев: 48547

Записей и комментариев
за последние 24 часа: 22

АКТИВНЫЕ ДНЕВНИКИ


 
Энциклопедия | Новости | Блоги | Календарь | Право | Библиотека | Детские вопросы | ЖОБ При поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия