يتم قياس قياس أو طول عنصر أو مساحة مكان لاتجاه واحد بالأبعاد في الرياضيات. الخط يحتل بعدا واحدا. إنه يسير في اتجاه واحد فقط. المستوى ثنائي الأبعاد هو المستوى الأساسي. على سبيل المثال، يمكن تمديد السطح المستوي في أي من نظامي الإحداثيات الديكارتية.
وللبيئة ثلاثة أبعاد مكانية: الاتساع والعمق والارتفاع ، بالإضافة إلى البعد الزمني الرابع.
3D مقابل 4D
والفرق الرئيسي بين الأبعاد الثلاثة والأربعة هو أن الأبعاد الثلاثة يتم استشعارها بسرعة. ومن ناحية أخرى، فإن الأبعاد الأربعة يصعب الشعور بها وملاحظتها.
تتميز الأبعاد الثلاثة (3D) بوجود (توسيع) العنصر المستهدف في المستويات x وy وz. نحن ندرك بيئتنا والأشياء من حولنا في ثلاثة أبعاد. يمكننا الآن رؤية ثلاثة أبعاد من خلال البيانات التي تم الحصول عليها وتحديدها بواسطة مستقبلاتنا الحسية. أدى إنشاء نظام الإحداثيات الديكارتية في القرن السابع عشر إلى زرع بذور المعرفة ثلاثية الأبعاد.
كل ما نراه ونسمعه ونشعر به موجود داخل الفضاء ثلاثي الأبعاد. إلا أن العلماء طالما آمنوا بوجود بعد إضافي إلى جانب الفضاء الثلاثي الأبعاد، والذي أطلقوا عليه اسم البعد الرابع. بدأت حجة البعد الرابع في أواخر القرن الثامن عشر عندما قدم جان لو روند دالمبرت هذا المفهوم. يُعرف الوقت الذي لا يمكن رؤيته أو الشعور به بالبعد الرابع.
جدول المقارنة بين 3D و 4 D
| المعلمات | 3D | 4D |
| معنى | وجود الأشياء أو امتدادها عبر الإحداثيات الديكارتية الثلاثة. | الطول والعرض (العرض) والارتفاع كلها أبعاد مهمة. |
| تفاصيل | البعد الرابع فكرة نظرية لم يتم إثباتها بعد. | الطول والارتفاع والعرض (العرض) والوقت كلها عوامل يجب وضعها في الاعتبار. |
| تصور البيانات | من الممكن الشعور والتجربة | من الصعب التمييز. |
| المصدر | في بداية القرن السابع عشر | خلال أواخر القرن الثامن عشر |
| دليل على الوجود | تم إثبات وجود الفضاء ثلاثي الأبعاد نظريًا وتجريبيًا. | البعد الرابع هو فكرة نظرية لم تثبت بعد في الممارسة. |
| أمثلة | على شكل مكعب | منشور ثلاثي |
ما هو ثلاثي الأبعاد؟
ويشار إلى وجود عنصر في المحاور المكانية الثلاثة بالفضاء ثلاثي الأبعاد (3D). إنه عدد العوامل المستقلة المطلوبة لتحديد موضع جسم معين في الفضاء.
تم تطوير فكرة الفضاء ثلاثي الأبعاد في مرحلة مبكرة. كل شيء في بيئتنا له ثلاثة أبعاد. كل هذه الأشياء لها نفس الحجم والعرض (العرض) والارتفاع. يتم تصوير العالم الذي نعيش فيه في ثلاثة أبعاد. يتم تحديد مستوى الإدراك من خلال قدرة الفرد على رؤية هذه الجوانب باستخدام تصوراته.
في الرياضيات، تم استخدام المعلمات الهندسية الثلاثة للدلالة على الفضاء ثلاثي الأبعاد. المحاور x وy وz على وجه الدقة. يجب تمثيل المحاور الثلاثة لوصف موقعها أو منطقة وجودها المربعة، على سبيل المثال، يمكن وصفها بأي من البعدين في الإحداثيات الديكارتية، مثل xy أو yz أو المستوى zx؛ لكن المحاور الثلاثة يجب أن تتحقق من صحة المكعب. لحساب حجم المكعب، يمكن استخدام البيانات التي تم الحصول عليها من المحاور الثلاثة فقط.
في التصوير السينمائي، يقدم ثلاثي الأبعاد تقنيات فيديو جديدة، مثل التأثيرات الرقمية التي تنتج صورًا ثلاثية الأبعاد. الفيلم رباعي الأبعاد هو فيلم ثلاثي الأبعاد مع تأثيرات إضافية تحاكي تجربة الحياة الواقعية ويتم عرضه في مسارح محددة.
ما هو ثلاثي الأبعاد؟
الفضاء في الأبعاد الأربعة (4D) هو ظاهرة فريدة من نوعها. ولا يزال متاحًا كملخص، واكتسب شعبية عندما نشر أينشتاين دراساته عن قانون الجاذبية. الزمن هو المحور الوهمي الرابع في البعد الرابع، وهو شكل معدل من الفضاء ثلاثي الأبعاد.
وفقا لنظرية أينشتاين، كل شيء موجود داخل إطار معين من المقاييس المكانية والزمانية. لا يُنظر إلى الزمن ككمية منفصلة، بل كعنصر فضائي.
وهذا يعني أن أي تغيير في الفضاء سوف يؤثر بشكل كبير على الوقت. عندما يعتبر الوقت معلمة الأبعاد، فإن أداء الكوكب يتغير بشكل كبير. مع تغير الفضاء، يتم تحييد تأثير الماضي والحاضر والمستقبل.
يعتبر Tesseract توضيحًا ممتازًا لكيفية فهم البعد الرابع. في البعد الرابع ، الفسيفساء هي وجود مكعب. يتم إنشاء tesseract عندما يُعتقد أن المكعب يُقذف في اتجاه عرضي إلى الأبعاد الثلاثة الحالية.
الرسوم المتحركة أدناه تصور قطعة صغيرة من زاوية ثلاثية الأبعاد. سيجد الأفراد صعوبة في الفهم حيث لا يمكننا الكشف إلا في ثلاثة أبعاد. يعمل العلماء بجد لجعل هذه الفكرة حقيقة ، والتي قد تستغرق الكثير من الوقت حتى تتحقق.
الاختلافات الرئيسية بين 3D و 4 D
- يتم تحديد موضع كائن معين في الفضاء ثلاثي الأبعاد بثلاثة إحداثيات (محاور). يتم تقديم الوقت إلى الفضاء ثلاثي الأبعاد كمحاور افتراضية متعددة في البعد الرابع ، وهو البعد الذهني.
- يتكون الفضاء ثلاثي الأبعاد من ثلاثة أبعاد: الطول والعرض (العرض) والارتفاع. أما البعد الرابع فهو الزمن.
- يعيش البشر في عالم ثلاثي الأبعاد. تم تطوير فكرة الأبعاد الأربعة من نظرية النسبية الخاصة لنيوتن ، والتي لا تزال متاحة في شكلها المجرد.
- يمكن استخدام شكل متوازي مستطيلات أو مكعب أو كرة أو أي توضيح هندسي للفضاء ثلاثي الأبعاد. يعتبر tesseract مثالًا معروفًا للفضاء ذي الأبعاد الرابعة.
- التصنيع الإضافي هو مثال واقعي. تتم الطباعة ثلاثية الأبعاد عن طريق إضافة مادة إلى قاعدتها العمودية. عندما تبدأ هذه الطباعة ثلاثية الأبعاد في الاستجابة للظروف البيئية ، يشار إليها باسم الطباعة رباعية الأبعاد.
وفي الختام
يحتوي الفضاء ثلاثي الأبعاد على كافة العناصر التي نتفاعل معها. على الرغم من أن البعد الرابع قد تمت مناقشته لسنوات عديدة، إلا أنه يظل فكرة حسابية ذات كنوز مظلمة هائلة. إن عرض البعد الرابع على نطاق أوسع سيغير فهمنا ونظرتنا للعالم.
بناءً على التجريد العلمي، تقدم الرياضيات والفيزياء والعلوم الأخرى فكرة الفضاء المميز متعدد الأبعاد. ونتيجة لذلك، ظهرت فكرة البعد الرابع، والتي تتمحور حول الفيزياء الحديثة، مع اعتبار الوقت الإضافي بُعدًا مستقلاً.
مراجع حسابات
- https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/(ASCE)0733-9364(2008)134:10(776)
- https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.47.8471
لقد بذلت الكثير من الجهد في كتابة منشور المدونة هذا لتقديم قيمة لك. سيكون مفيدًا جدًا بالنسبة لي ، إذا كنت تفكر في مشاركته على وسائل التواصل الاجتماعي أو مع أصدقائك / عائلتك. المشاركة هي ♥ ️
