Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
D-Boss
Artikelen: 0
Berichten: 22
Lid geworden op: vr 22 apr 2011, 18:51

In de war met 2 versies van 4de dimensie

 Iedereen weet dat tijd vaak gezien wordt als een 4de dimensie, naast de 3 ruimtelijke coordinaten. Maar de 4de dimensie wordt ook gebruikt om een gekromde ruimte weer te geven, en in sommige theorieeen als de ruimte waar het universum als 3D manifold ingebed kan worden(bvb een 3D bol of torus). Maar in dat geval komt de 4de dimensie meer over als een ruimtelijke dimensie.
 
 Tijd kun je zelfs met de mechanica van Newton als dimensie zien. We hebben een bepaald leven, doen ons ding, en als je een 4 dimensionale ruimte hebt kun je daarin alle informatie over de geschiedenis kwijt zonder dat je de structuur van die ruimte hoeft te veranderen. In de 4de dimensie zijn wij een soort lange slangen, aan de ene kant wordt de slang geboren en aan de andere kant sterft die. Hier is een plaatje van een 2D analagon met tijd als 3de dimensie:
 
Afbeelding
 
 Elke doorsnee van dat vlak geeft de toestand aan op een bepaald moment en de 3de dimensie is de tijd. Mij lijkt het dat als je het zonnestelsel 4 dimensionaal bekijkt je het ook zou kunnen zien als een soort 4 dimensionale spiraal. Een 3D model van een 2D wereld bevat evenveel informatie als een animatie filmpje in 2D als het ware. Het wordt vanwege relativiteit wel ingewikkelder, maar zolang de ruimte-tijd dilatie niet significant is zou het hier op moeten lijken.
 
 Dit is dan weer radicaal anders dan het oppervlak van bijvoorbeeld een bol. Dat zou een platte wereld kunnen weergeven waar platte wezentjes altijd terugkomen op de plek waar ze begonnen zolang ze maar ver genoeg lopen. Het kan ook dat wij op het 3 dimensionale 'oppervlak' van een 4D bol leven, maar in die context is de 4de dimensie geen tijdsdimensie lijkt mij. De 4de dimensie zou ik dan opvatten als een soort dimensie waarin onze ruimte gekromd is en waarin ons universum ingebed kan worden. Maar dat is weer wat anders dan de 4de dimensie als tijd, waar ons zonnestelsel op een verzameling spiralen gaat lijken en wij op een slang. Hier lijken wij gewoon op onszelf op een minieme non euclidische kromming na. 
 
 Dit lijkt dan op een model van ons universum, ik zie niet hoe ik in dit model de 4de dimensie met tijd kan associeren. Toch kom ik dit onderscheid nooit ergens tegen en lees ik er nergens over. Mijn belangrijke vragen zijn dus:
 
- Is het inderdaad zo dat in beide contexten naar een ander soort '4de dimensie' wordt verwezen? Zijn er dan eigenlijk 5 dimensies?
- Is de 4de dimensie in beide opzichten dezelfde, en zoja hoe kan dat dan?
- Is het zo dat de 4de dimensie als tijd wordt gezien, en die andere niet beschouwd wordt omdat we een eventueel bol, torus(of wat dan ook) universum 3 dimensionaal beschouwen in plaats van het te zien als structuur ingebed in een 4D ruimte? Als we dan toch die inbedding bekijken, is die dan ergens anders dan in de tijdsdimensie?
Gebruikersavatar
317070
Artikelen: 0
Berichten: 5.609
Lid geworden op: za 28 feb 2009, 17:05

Re: In de war met 2 versies van 4de dimensie

D-Boss schreef: omdat we een eventueel bol, torus(of wat dan ook) universum 3 dimensionaal beschouwen in plaats van het te zien als structuur ingebed in een 4D ruimte? Als we dan toch die inbedding bekijken, is die dan ergens anders dan in de tijdsdimensie?
Dit. Om een 3 dimenionele ruimte te krommen, heb je helemaal geen vierde dimensie nodig. Je kunt een gekromde 3D-ruimte bekijken zonder het in te bedden in een hogere dimensie.
What it all comes down to, is that I haven't got it all figured out just yet

And I've got one hand in my pocket and the other one is giving the peace sign

-Alanis Morisette-
Gebruikersavatar
Math-E-Mad-X
Artikelen: 0
Berichten: 2.907
Lid geworden op: wo 13 sep 2006, 17:31

Re: In de war met 2 versies van 4de dimensie

Volgens de snaartheorie zijn er zelfs 11 dimensies.
while(true){ Thread.sleep(60*1000/180); bang_bassdrum(); }
D-Boss
Artikelen: 0
Berichten: 22
Lid geworden op: vr 22 apr 2011, 18:51

Re: In de war met 2 versies van 4de dimensie

317070 schreef: Dit. Om een 3 dimenionele ruimte te krommen, heb je helemaal geen vierde dimensie nodig. Je kunt een gekromde 3D-ruimte bekijken zonder het in te bedden in een hogere dimensie.
 Ok, dan is dus duidelijk dat die kromming niet in de tijdsdimensie is. Dat is dus iets anders. Toch moet ik zeggen dat ik er moeite mee heb om een gekromde 3D ruimte niet binnen een 4D context te zien. Als ik nadenk over het oppervlak van een bol ontkom ik ook conceptueel niet aan de omliggende 3 dimensionale ruimte, maar dat ligt misschien aan mij. Al bestaat er niks in die 4D ruimte en is onze variëteit(moet zeggen dat het Engelse woord manifold veel mooier is) dus het universum is. 
 
 Als we om conceptionele redenen die kromming zien als een kromming in de 4D ruimte, klopt het dan dat we kunnen stellen dat er eigenlijk 5 dimensies zijn? 4 ruimtelijke en 1 tijdsdimensie.
Gebruikersavatar
317070
Artikelen: 0
Berichten: 5.609
Lid geworden op: za 28 feb 2009, 17:05

Re: In de war met 2 versies van 4de dimensie

D-Boss schreef: Als we om conceptionele redenen die kromming zien als een kromming in de 4D ruimte, klopt het dan dat we kunnen stellen dat er eigenlijk 5 dimensies zijn? 4 ruimtelijke en 1 tijdsdimensie.
Niet echt, want is die 4de dimensie dan een ruimtedimensie? Ik bedoel, je kunt er niet door bewegen ofzo. Ik zou dan zeggen dat die noch tijd- noch ruimte-achtig is.
 
Bovendien is er nog een klein mathematisch probleem. Net zoals 3 dimensies niet voldoende is om alle mogelijke gekromde 2-dimensionale ruimte in  in te bedden (denk bijvoorbeeld aan de Klein-fles, die past niet in 3 dimensies), is 4 dimensies onvoldoende voor alle mogelijke gekromde 3-dimensionale ruimtes. Als ik me goed herinner moet je steeds 2 dimensies bijtellen, (maar schiet me niet dood).
 
Dus, voor jouw conceptuele redenen zou je eigenlijk 5 ruimtelijke en 1 tijdsdimensie nodig hebben. (Om maar te zeggen dat het ook conceptueel niet echt vereenvoudigd)
 
Edit: ik was dus verkeerd, je moet niet 2 dimensies bijtellen, maar het aantal dimensies verdubbelen: http://en.wikipedia.org/wiki/Whitney_embedding_theorem
Conclusie, je hebt 6 ruimtelijke en 1 tijdsdimensie nodig om je gekromde variëteit conceptueel te beschrijven. Ben je nog mee?
What it all comes down to, is that I haven't got it all figured out just yet

And I've got one hand in my pocket and the other one is giving the peace sign

-Alanis Morisette-
D-Boss
Artikelen: 0
Berichten: 22
Lid geworden op: vr 22 apr 2011, 18:51

Re: In de war met 2 versies van 4de dimensie

317070 schreef: Niet echt, want is die 4de dimensie dan een ruimtedimensie? Ik bedoel, je kunt er niet door bewegen ofzo. Ik zou dan zeggen dat die noch tijd- noch ruimte-achtig is.
 
Bovendien is er nog een klein mathematisch probleem. Net zoals 3 dimensies niet voldoende is om alle mogelijke gekromde 2-dimensionale ruimte in  in te bedden (denk bijvoorbeeld aan de Klein-fles, die past niet in 3 dimensies), is 4 dimensies onvoldoende voor alle mogelijke gekromde 3-dimensionale ruimtes. Als ik me goed herinner moet je steeds 2 dimensies bijtellen, (maar schiet me niet dood).
 
Dus, voor jouw conceptuele redenen zou je eigenlijk 5 ruimtelijke en 1 tijdsdimensie nodig hebben. (Om maar te zeggen dat het ook conceptueel niet echt vereenvoudigd)
 
Edit: ik was dus verkeerd, je moet niet 2 dimensies bijtellen, maar het aantal dimensies verdubbelen: http://en.wikipedia.org/wiki/Whitney_embedding_theorem
Conclusie, je hebt 6 ruimtelijke en 1 tijdsdimensie nodig om je gekromde variëteit conceptueel te beschrijven. Ben je nog mee?
  Niet dat ik noodzakelijkerwijs begrijp waarom het zo is, maar als je zegt dat het zo is begrijp ik wat je bedoelt. Alleen ligt het niet aan de structuur(topologie) van het universum hoeveel dimensies je nodig hebt. Als het universum een 4D bol is of een torus heb je aan 4 dimensies genoeg, is het een of andere analogie van een mobiusband of iets in die richting dan kan ik me voorstellen dat je aan 4 dimensies niet genoeg hebt. De conclusie lijkt me dan eerder dat je maximaal 6 ruimtelijke dimensies nodig hebt en minimaal 4. Hoeveel hangt af van wat we in de toekomst te weten komen over de topologie van het universum lijkt mij.
Gebruikersavatar
317070
Artikelen: 0
Berichten: 5.609
Lid geworden op: za 28 feb 2009, 17:05

Re: In de war met 2 versies van 4de dimensie

D-Boss schreef:  De conclusie lijkt me dan eerder dat je maximaal 6 ruimtelijke dimensies nodig hebt en minimaal 4. Hoeveel hangt af van wat we in de toekomst te weten komen over de topologie van het universum lijkt mij.
Inderdaad.
 
Ik vind het persoonlijk het eenvoudigst om een gekromde ruimte te zien zonder hogere dimensies. Denk bijvoorbeeld aan cilinderschaak, waarbij je schaak speelt op een gekromde ruimte:
What it all comes down to, is that I haven't got it all figured out just yet

And I've got one hand in my pocket and the other one is giving the peace sign

-Alanis Morisette-

Terug naar “Sterrenkunde en Ruimtevaart”