4 Dimensionale Objekte

Hallo,
seit unser Lehrer vor einigen Jahren von der 4. Dimension erzählt hat, habe ich Fragen im Kopf schwirren, die mir keiner wirklich beantworten konnte.
Dabei geht es mir um 4 Dimensionale Objekte.
Keine Frage, sie würden unsere Arbeit erleichtern, da wir aus der 4. Dimension in 3 Dimensionale Objekte einfach ohne Aufschlitzen zugreifen können.
Es ist mir klar, das 4 dimensionale Objekte für uns nicht richtig sichtbar sind, doch genau deshalb frage ich mich, ob wir nicht im Alltag auch 4 Dimensionale Objekte habe, weil durch einige Objekte ja nichts durchfallen kann.
Dabei beziehe ich mich auf die Theorie, das ein 3 Dimensionaler Quader sofort durch ein Quadrat fällt und in einer 2 Dimensionalen Welt durch den Boden fällt und verschwindet.
Das würde ja heißen, das, wenn man die Schwerkraft mal aus den Augen lässt, die Luft 2 Dimensional ist, oder nicht?

Es ist kompliziert, doch ich hoffe, hier die Antwort zu finden :smile:
Danke fürs Lesen und Antworten, ich werde mich dann auf die Antwort selbst nochmal beziehen, denke ich.
Grüße,
Fabian

Hallo!

Der Raum, den wir uns vorstellen können, ist durch 3 Dimensionen vollständig beschrieben. Die vierte Dimension kann also keine „räumliche“ Dimension sein.

Bei Einstein ist die vierte Dimension die Zeit.

Ein Vierdimensionales Objekt ist also nicht einfach nur ein Gegenstand, sondern auch dessen Geschichte. Anschaulich: Ein vierdimensionaler Vogel besteht auch aus dem Ei, dem Küken, dem erwachsenen Vogel und der Vogelleiche. Wenn Du Dir eine Momentaufnahme anschaust (also ein Foto), dann siehst Du einen Vogel in einem Käfig sitzen. Der Vogel ist ein dreidimensionales Objekt, der Käfig ebenfalls. Ein Teil des vierdimensionalen Vogels (das Ei) befindet sich zu einem anderen Zeitpunkt an einem anderen Ort. Also „fällt“ der Vogel durch den dreidimensionalen Käfig des Jetzt (um in Deinen Worten zu bleiben).

Du sprachst von einem dreidimensionalen Quader, der durch ein zweidimensionales Quadrat fällt. Im zweidimensionale Qadrat befindet sich aber auch immer nur eine Fläche, also nur der zweidimensionale Teil des Quaders, der die gleiche z-Koordinate hat wie das Quadrat. Solange Du die z-Koordinate nicht veränderst, „siehst“ Du nur diese Schnittfläche.

Genauso in vier Dimensionen: Wenn Du die t-Koordinate (Zeit) nicht veränderst (Momentaufnahme), dann „siehst“ Du nur den Teil des vierdimensionalen Vogels, der sich im Käfig befindet.

Nun könntest Du einwenden, dass man trotzdem die Tür des Käfigs öffnen muss, um den Vogel herauszulassen oder das Ei hineinzulegen. Das gilt aber nur dann, wenn man auch dem Käfig zubilligt, dass er ein vierdimensionales Objekt ist und in der Vergangenheit und der Zukunft auch da ist. Wenn er nur dreidimensional ist, verschwindet er im nächsten Augenblick und der Vogel ist frei - ganz genauso wie die Freiheit des Quaders ein Millimeter über dem Quadrat überhaupt nicht eingeschränkt wird.

Michael.

PS: Vielleicht interessiert Dich ja das hier: ISBN 3950101101 Buch anschauen - eine sehr kuriose Geschichte!

Hey,
danke für diese klasse Antowort.
Dadurch, das du viel geschrieben hast, habe ich auch alles verstanden.
Ich hatte mir z.B. einen 4 Dimensionalen Würfel so vorgestellt, das in einen 3 Dimensionalen Würfel noch einer reingesetzt wird, so wie man das auch anders macht:
Eine dimensionale Linie muss mit einer zweiten dimensionalen Linie verbunden werden, sodass eine zweidimensionale Fläche entsteht. Diese zweidimensionale Fläche muss mit einer weiteren (also 2 dimensionalen verbundenen Linen) verbunden werden, damit ein dreidimensionales Objekt entsteht.
Und so habe ich immer weiter gedacht, das also ein 5-dimensionaler Würfel
Ein Würfel im Würfel im Würfel im Würfel ist.
Um meine damalige Vorstellung des 4 Dimensionalen Würfels zu stärken habe ich eine (schlechte) Zeichnung bei Paint gemacht:
http://www.bilder-space.de/show.php?file=30.12WQkHJv…

Es sieht nicht nach Würfel aus und der Würfel müsste mehr in die mitte, aber sonst gehts…

Hallo,
es ist immer wieder schade, dass die Fragesteller hier sich nicht mal die
Zeit nehmen, wenigstens die minimalen Angaben zum Alter und Beruf in die
ViKa zu schreiben.

Ich hatte mir z.B. einen 4 Dimensionalen Würfel so
vorgestellt, das in einen 3 Dimensionalen Würfel noch einer
reingesetzt wird, so wie man das auch anders macht:
Eine dimensionale Linie muss mit einer zweiten dimensionalen
Linie verbunden werden, sodass eine zweidimensionale Fläche
entsteht. Diese zweidimensionale Fläche muss mit einer
weiteren (also 2 dimensionalen verbundenen Linen) verbunden
werden, damit ein dreidimensionales Objekt entsteht.

So kommt man in unserem 3-Dimensionalen Raum zu einer Darstellung, wo
die 3 Dimensionen orthogonal zueinander stehen.
Aus dieser Bedingung „othogonal zueinander“ folgt mathematisch die
Tatsache, dass man in einer Dimension den Wert ändern kann, ohne das
sich in den anderen Dimensionen etwas am Zahlenwert ändert.

Leider ist dann in unserem Raum mit der Vorstellung von mehrdimensionalen
Objekten vorbei. Die 4. Dimension als Zeit zu deklarieren ist zwar
mathematisch möglich, aber von der Vorstellung her schwierig und auch
nicht logisch, weil die Zeit eben keine räumliche Koordinate mehr ist.

Rein mathematisch ist es aber überhaupt kein Problem, sich n-dimensionale
Räume (Zahlenräume) zu schaffen, die eben genau so definiert werden,
dass jede Achse mathematisch gesehen orthogonal zu allen vorhergehenden
Achsen steht. Um einen Punkt in diesem n-dimensionalen Raum zu beschreiben
braucht man dann genau n Koordinatien.
Für einen Raum mit 6 Dimensionen müßte also in Koordinatenschreibweise
eine Punkt z.B. mit (u,v,w,x,y,z) beschrieben werden.
Praktisch wird sowas natürlich vielfältig verwendet, um eben mathematische
Modelle zu machen, von Problemen, die nur mit vielen von einandner
unabhängigen Parametern beschrieben werden können.
z.B. Verhalte von elektronischen Bauelementen, die abhängig sind von
Strom, Spannung, Temperatur, Druck, Beleuchtung, Magnetischer Feldstärke,
mechanischen Kraftwirkugen usw. Je nach Komplexität kann man so
die Eigenschaften in Modellen mit beliebig vielen Achsen beschreiben.

Probleme gibt es dann nur, wenn man das wieder grafisch darstellen will.
Dann muß man wieder auf 2 der 3 Achsen runter gehen. Das geht auch rel.
einfach, indem an die Werte welche nicht darstellbar sind einfach als
Konstant festlegt.
Gruß Uwi

Und so habe ich immer weiter gedacht, das also ein
5-dimensionaler Würfel
Ein Würfel im Würfel im Würfel im Würfel ist.
Um meine damalige Vorstellung des 4 Dimensionalen Würfels zu
stärken habe ich eine (schlechte) Zeichnung bei Paint gemacht:
http://www.bilder-space.de/show.php?file=30.12WQkHJv…

Es sieht nicht nach Würfel aus und der Würfel müsste mehr in
die mitte, aber sonst gehts…

Hi Uwi,

Probleme gibt es dann nur, wenn man das wieder grafisch
darstellen will.

und was macht man üblicherweise um 3-dimensionale Objekte (Raumkörper) so auf einer 2-dimensionale Fläche (Monitor) darzustellen, dass man die dritte Dimension erkennen kann?
Richtig, man nimmt eine dritte Dimension her die der Monitor eben doch darstellen kann: die Zeit. Durch zeitliche Veränderung der Darstellung kann man das Objekt als solches erkennen…
Die Zeit ist hier sozusagen eine Hilfsdimension :wink:

VG,
J~

Hallo,

und was macht man üblicherweise um 3-dimensionale Objekte
(Raumkörper) so auf einer 2-dimensionale Fläche (Monitor)
darzustellen, dass man die dritte Dimension erkennen kann?
Richtig, man nimmt eine dritte Dimension her die der Monitor
eben doch darstellen kann: die Zeit. Durch zeitliche
Veränderung der Darstellung kann man das Objekt als solches
erkennen…
Die Zeit ist hier sozusagen eine Hilfsdimension :wink:

Ja, mit PC geht das schon. Ich dache mehr an statische Grafiken auf Papier.
Gruß Uwi

der 4-Hyperkubus
Hi Fabian,

http://www.bilder-space.de/show.php?file=30.12WQkHJv…

das ist schon ganz richtig. Auch deine Überlegung dazu. Das ist die 2-dim sogenannte Zentralprojektion des 4-Hyperkubus (Hyperkubus nennt man Kuben, deren Dimension größer ist als 3) - und zwar speziell über die Kante einer Seitenfläche betrachtet. Es ist also eine besonders einfache Perspektive. Dagegen gibt es andere Projektionen des 4-Kubus, die nicht mehr anschaulich sind.

Du kannst es dir hier frei wählen
http://www.uni-math.gwdg.de/bgr/wuerfel.php

Wenn du den Kubus langsam aus Startposition (das ist die Zentralprojektion) herausdrehst, sihest du, daß es schnell unanschaulich wird. Außerdem gibt es im R4 eine Drehachse, die im R3 nicht existiert.

Weiteres, das interessant für dich sein könnte, findest du hier:
http://www.mathematische-basteleien.de/hyperkubus.htm

Wenn dich soetwas weiter interessiert und auch die Mathematik dazu: Es gibt ein schönes Lehrbuch dazu, das leider nur noch antiquarisch zu bekommen ist:
Ludwig Baumgartner: Geometrie im Raum von vier Dimensionen. Oldenburg 1954

Übrigens gibt es im Gegensatz zu landläufiger Meinung durchaus einige Eigenschaften 4-dim. Geometrie, die mit einiger Übung der Vorstellung zugänglich sind.

Viel Vergnügen
Metapher

Danke an alle eure Antworten :smile:
Jede von diesen hat mich sehr gefreut und ich werde mich auf jede weitere freuen.
Es ist sehr interessant, wie viele Menschen sich die Mühe machen sich mit dieser Fragestellung zu beschäftigen.

OT: Zeit als räumliche Koordinate
Hallo Uwi,

Die 4. Dimension als Zeit zu deklarieren ist zwar
mathematisch möglich, aber […]
nicht logisch, weil die Zeit eben keine räumliche Koordinate
mehr ist.

In der Relativitätstheorie wird die Zeit sehr einfach als räumliche Koordinate gehandhabt: Prinzipiell kann ich ja jede Koordinate um einen beliebigen Wert skalieren, so wie ich das z.B. in der Geographie mit Geländekarten mache, wo ich auf der horizontalen Achse einen anderen Maßstab verwende (nämlich z.B. 1cm Karte entspricht 1km Wirklichkeit) als auf der Vertikalen (1cm Karte = 100m Wirklichkeit).
Und nun skaliere ich meine Zeitachse einfach mit der Vakuumlichtgeschwindigkeit und habe – voilà! – eine Raumdimension.
Und damit das Ganze noch schöner ist, definiere ich sogenannte natürliche Einheiten (indem ich einige Naturkonstanten =1 setze), und plötzlich hat die Zeit von vornherein die Einheit Meter (oder Zeit und Raum haben je die Einheit 1/eV).

Liebe Grüße
Immo

Du denkst, denke ich, zu sehr an räumliche Dimensionen. Die Physik kennt viele Dimensionen. Wenn du so dastehst bist du auch ein mehrdimensionales Objekt: 3 räumliche Dimensionen, eine zeitliche Dimension, die Dimension Energie etc. etc.

Was ganz interessant ist, ist die Stringtheorie, die mehr Dimensionen zur realisierung schwarzer Stringst etc. benötigt.

Hallo,

die Dimension Energie etc. etc.

interessant. Was verstehst Du unter ‚Energie‘ und warum ist das eine eigene Dimension?
Gruß
loderunner