Quay lại

Không gian 4 chiều là gì? Ứng dụng to lớn của không gian 4 chiều

Tác giả: Vũ Bích Phượng Tuesday , 15/12/20

Không gian 4 chiều mặc dù là một khái niệm quen thuộc chẳng còn mới mẻ gì nữa thế nhưng từ xưa đến nay nó vẫn rất hại não, đánh đố cả những nhà khoa học đại tài trên toàn thế giới. Đã có rất nhiều nghiên cứu cho chúng ta biết không gian 4 chiều là gì. Những kết quả nghiên cứu được về loại không gian này thú vị như thế nào? Đọc ngay bài viết dưới đây để có thể khám phá thêm những điều thú vị của cuộc sống, đặc biệt đây là một kiến thức quan trọng của toán học, bài viết phần nào đó giúp các bạn học toán tốt hơn đó nhé.

1. Không gian 4 chiều là gì?

Không gian 4 chiều hay còn gọi là không gian 4D chính là phần mở rộng toán học cho loại không gian 3 chiều (3D). Trước đó, người ta nhận định và thừa nhận rằng không gian là ba chiều, được tạo bởi chiều dài (gọi là x) – chiều rộng (gọi là y) – chiều sâu (gọi là z). Việc có thêm chiều thứ tư chính là ý tưởng được bắt đầu bởi Joseph Louis Lagrange được đưa vào năm 1700. 154 năm sau, Bernhard Riemann đã đưa ra được một kết quả chính xác cho không gian 4 chiều.

Khái niệm về không gian 4 chiều

Trong bài luận mang tên “Chiều không gian thứ tư là gì” được đưa ra bởi Charles HowarD Hinton vào năm 1880 đã nêu ra những lý lẽ sâu sắc về không gian 4 chiều. Qua đó, thế giới có thể giải thích được rõ ràng hơn về không gian 4 chiều từ mô hình của một khối lập phương.

Hinton đã đưa ra hình thức đơn giản nhất để có thể hiểu được khái niệm này bằng cách vẽ hai khối hình nằm cách nhau ở khoảng “không nhìn thấy”, tiếp đến là vẽ cho nó đường giữa ở các đỉnh tương đương tạo ra 8 đường kết nối từ các định thuộc 2 khối hình này. Đây chính là đại diện cho một hướng duy nhất ở trong chiều không gian thứ 4 không thể nhìn thấy.

Không gian 4 chiều là gì?

Qua những lý thuyết trên, người ta khẳng định không gian 4 chiều là mô hình toán học được thiết lập từ 4 chiều được ký hiệu lần lượt các chiều là x, y, z, X. Không gian này có những khối đa diện ở hình thức đa chiều, chiều thứ tư chính là chiều mở rộng của loại không gian 3 chiều, được được ký hiệu là X. Không gian X là một trục vuông góc với toàn bộ trục còn lại, theo toán học thì nó chính là trục hoàng (trục x theo ký hiệu của toán học).

2. Phân tích những lập luận về không gian 4 chiều

Không gian bốn chiều cũng được gọi phổ biến ngoài 4D thì còn là không gian đa chiều, nó trở thành một cơ sở quan trọng giúp người ta thực hiện những tính toán chính xác về mặt toán học và vật lý. Phần lớn toán học, vật lý hay những lĩnh vực tương tự đều cần phải dựa vào không gian 4 chiều mới có thể tồn tại ở hình thức vốn có hiện tại của nó. Chính khái niệm không – thời gian của Einstein được đúc kết từ việc dùng khái niệm không gian 4 chiều này dù rằng nó mang cấu trúc khá phức tạp – Cấu trúc Minkowski, khó hình dung hơn nhiều so với loại không gian 4D Euclide.

Những lập luận về không gian 4 chiều

Trong thực tế, chúng ta đã có những kết luận được thừa nhận bởi khoa học rằng đường thẳng được tính là một chiều, mặt phẳng tính là có hai chiều còn trong không gian sẽ có 3 chiều. Bạn hãy thực hành để nhận diện được 3 yếu tố này bằng cách làm một trục tọa độ Oxyz, khi đó tất cả các điểm ở trong không gian cũng đều được tọa độ này xác định rõ.

Khi nhắc tới chiều thứ 4, thường mọi người sẽ nghĩ đến chiều thời gian. Theo đó thì tất cả mọi điểm thuộc không gian chẳng còn nằm thuộc tọa độ (x, y, z) nữa mà sẽ thuộc tọa độ (x, y , z, t). Điều này dẫn đến kết quả một vị trí cố định thuộc tọa độ 3 điểm (x, y, z) sẽ chính là vô số các điểm thuộc không gian 4 chiều. Tọa độ của nó sẽ thay đổi theo t – biến thời gian.Các điểm (x, y, z) của hôm nay sẽ không giống với điểm (x, y, z) của hôm trước mặc dù 3 điểm x, y và z là cố định, nguyên nhân vì t thay đổi từ hôm qua sang hôm nay.

Lý thuyết về không gian 4 chiều

Nếu như nhận định có chiều thứ 4 thì có nghĩa là họ đang nói tới số lượng “đại lượng tự do”. Số chiều chính là số đại lượng tự do thuộc vào không gian đó, cũng có nghĩa là khi các nhà khoa học, toán học muốn mô tả lại một không gian thì sẽ cần biến số tự do là bao nhiêu?

Vậy, khi nói đến số chiều, những nhà nghiên cứu sẽ nghĩ gì về nó? Khi họ nhắc tới thuật ngữ không gian là 4 chiều hoặc không gian nhiều chiều bất kì, thực chất là họ đang nhắc tới số lượng của một phạm trù gọi là "đại lượng tự do". Số chiều, có thể là 2, 3, hoặc 4, có nghĩa là khi muốn mô tả không gian ấy thì nhà nghiên cứu khoa học cần bao nhiêu "biến số tự do".

3. Hiểu về không gian 4 chiều qua một số ví dụ tiêu biểu

Ví dụ đầu tiên chính là vòng tròn. Nếu vòng tròn này có r = 1 thì công thức được tính sẽ là x2 + y2 = 1. Vòng tròn sẽ thuộc mặt phẳng 2 chiều, xác định thông qua 2 biến số x, y. Lưu ý x, y không phải là những ddại lượng tự do.

Theo điều kiện trên, khi ta cho x là một giá trị cụ thể thì y không tự do mà buộc phải được tính bằng giá trị ±1−x2−−−−−√. Do đó, tuy vòng tròn thuộc mặt phẳng có 2 chiều thế nhưng bản thân vòng tròn lại chính là một vật thể 1 chiều.

Ví dụ về không gian 4 chiều

Tiếp theo hãy phân tích ví dụ thứ hai, đó là một mặt phẳng được tính theo công thức x+y+z=1. Đây là một mặt phẳng có 2 chiều nhưng thực thế chúng ta thấy nó đang nằm trong không gian 3 chiều vì phải canà tới 3 biến số mới có thể miêu tả được nó. Nhưng 3 biến số x, y, z không phải là tự do mà bằng 1- x – y. Chỉ x và y là 2 đại lượng tự do, z phụ thuộc x, y.

Vận dụng vào quá trình giải toán, nếu như nhận ra các mối liên hệ giữa biến số với nhau, tập trung vào biến tự do thì hãy xem xét qua bài toán sau nhé.

Hãy chứng minh rằng ab = cd = ef thì (a+b+c+d+e+fb+d+f)x3 = a3 + b3 + c3 + d3 + e3 +f 3b3 + d3 + f3 + acf + ceb + eadbdf + ab + cd + ef

Chứng minh sự tồn tại của không gian 4 chiều

Đây là dạng toán chứng minh hằng đẳng thức. Theo nguyên tắc thì cách làm dễ nhất chính là triển khai toàn bộ ra, tiến hành chứng minh cả 2 vế của đẳng thức này để thấy chứng có cùng một kết quả như nhau. Như những gì đề bài đưa cho thì có 6 biến số gồm (a, b, c, d, e, f) liên kết với nhau theo mối quan hệ.

Nếu dựa vào cách chúng ta gọi khái niệm của không gian 4 chiều thì chắc chắn khái niệm đó không phải để miêu tatr không gian 6 chiêù dù có 6 biến số xuất hiện. Cả 6 biến số ở trong một mối quan hệ chồng chéo lẫn nhau. Vậy thì phải làm sao để triệt tiêu được mối quan hệ này nhằm giữ những đại lượng tự do lại? bạn cần phải sử dụng biến mới là k theo công thức sau:

ab=cd=ef=k

Lúc này bạn đã đưa được bài toán về 4 chiều với 4 đại lượng tự do là b, d, f, k. Số còn lại chính là những đại lượng phụ thuộc:

a=bk, c=dk, e=fk.

4. Góc liên tưởng: Điều gì sẽ xảy ra với bạn nếu như bước vào chiều không gian thứ 4?

Đến nay, sau những học thuyết nhận định, con người mọi thế hệ đã nhận thức rất rõ về sự tồn tại không gian với 3 chiều: trên dưới, trái phái và trước sau. Để xác nhận chiều không gian thứ 4 có tồn tại thì nhân loại đã làm không biết bao nhiêu thí nghiệm. Các cuộc thí nghiệm này đều đưa chúng ta vào trong tưởng tượng hình dung về việc chúng ta sẽ bước vào không gian 4 chiều, điều gì sẽ xảy ra khi đó?

Điều gì sẽ xảy ra nếu bước vào không gian 4 chiều?

Nhà khoa học dùng tới 2 thiết lập hai chiều, trong đó một thiết lập sẽ là các hạt nhẹ, một thiết lập còn lại áp dụng với nguyên tử cực lạnh. Thông qua phương pháp “giam” nhưng electron vào trên một mặt phẳng 2D, tương tự trên tờ giấy phẳng, tiếp đến truyền từ trường đi qua tờ giấy mặt phẳng này. Kết quả là chiều không gian thứ 4 được nhìn thoáng qua dựa vòa hiệu ứng Hall lượng tửtrong khi thực tế, con người chúng ta cũng chỉ có thểnhận thức được đến mứckhông gian 3 chiều.

Thêm một ví dụ nữa liên quan đến không gian chiều thứ 4. Bạn hình dung đến cái bóng. Thông thường một cái bong chỉ tồn tại ở dạng 2 chiều. Qua quan sát cái bong 2D, dễ xác định một vài tính chất của vật thể 3D khi chúng ta không quan sát trực tiếp. Tương tự, dù không quan sát được một vật thể 4 chiều một cách trực tiếp nhưng vẫn có thể quan sát hiệu ứng của chiều thứ tư này trong thế giới 3 chiều, từ đó có thể tự tin đưa ra khẳng định rằng không gian 4 chiều thực sự tồn tại.

Khi chúng ta bước vào không gian 4 chiều, điều gì sẽ xảy ra?

Nhìn từ phương diện vật lý học thì chúng ta sẽ không có không gian bốn chiều như đã khẳng định nhưng hoàn toàn truy cập được vật lý Hall lượng tử 4D qua chiều thấp hơn bởi hệ thống chiều không gian cao hơn đã được mã hóa dựa trên mức độ phức tạp của cấu trúc.

5. Ứng dụng của không gian 4 chiều

Không gian 4 chiều xuất hiện chủ yếu trong toán học và vật lý. Đây là những nơi loại lý thuyết về không gian này được các nhà khoa học gửi gắm để truyền tải tri thức đến nhân loại, để con người có thêm khả năng hình dung, liên tưởng phong phú hơn về thế giới xung quanh và từ đó có thể cùng tham gia tìm kiếm, phát hiện thêm những điểu hữu ích khác mà có thể các nhà khoa học đời trước chưa làm được. Bên cạnh đó, không gian 4 chiều đã được đưa vào ứng dụng rất hữu ích trong cuộc sống, không khó để tìm thấy sự ứng dụng đó trong hình thức siêu âm 4D để soi được chi tiết những khu vực sâu bên trong cơ thể con người một cách rõ ràng hơn, đem đến những hình dung cụ thể cho cả nền y khoa cũng như mỗi người bệnh.

Ứng dụng của không gian 4 chiều

Việc hiểu không gian 4 chiều là gì không phải là chuyển dễ dàng gì nhưng nếu nghiên cứu sâu bạn sẽ tìm thấy những điều thú vị từ loại không gian này. Việc nghiên cứu không gian 4 chiều là gì cùng với bản chất, đặc trưng của nó chắc chắn sẽ mang tới cho khoa học những phát minh mới phục vụ tốt nhất cho cuộc sống của con người.

Tính cách 4 D là gì?

Bạn có biết thế nào là tính cách 4D? Loại tính cách này có đặc điểm gì hay có thể mang lại cho cuộc sống của chúng ta những thú vị nào? Hãy tìm hiểu thật kỹ loại tính cách này để biết bản thân mình có phải thuộc tuýp người có tính cách 4D không nhé.

Tính cách 4D là gì

Từ khóa liên quan

Chuyên mục

Bí quyết viết CV - Tâm sự Nghề nghiệp - Cẩm Nang Tìm Việc - Kỹ Năng Tuyển Dụng - Cẩm nang khởi nghiệp - Kinh nghiệm ứng tuyển việc làm - Kỹ năng ứng xử văn phòng - Quyền lợi người lao động - Bí quyết đào tạo nhân lực - Bí quyết lãnh đạo - Bí quyết làm việc hiệu quả - Bí quyết viết đơn xin nghỉ phép - Bí quyết viết thư xin thôi việc - Cách viết đơn xin việc - Bí quyết thành công trong công việc - Bí quyết tăng lương - Bí quyết tìm việc dành cho sinh viên - Kỹ năng đàm phán lương - Kỹ năng phỏng vấn - Kỹ năng quản trị doanh nghiệp - Kinh nghiệm tìm việc làm tại Hà Nội - Kinh nghiệm tìm việc làm tại Đà Nẵng - Mẹo viết hồ sơ xin việc - Mẹo viết thư xin việc - Chia sẻ kinh nghiệm ngành Kinh doanh - Bán hàng - Định hướng nghề nghiệp - Top việc làm hấp dẫn - Tư vấn nghề nghiệp lao động phổ thông - Tư vấn việc làm Hành chính văn phòng - Tư vấn việc làm ngành Báo chí - Tư vấn tìm việc làm thêm - Tư vấn việc làm ngành Bất động sản - Tư vấn việc làm ngành Công nghệ thông tin - Tư vấn việc làm ngành Du lịch - Tư vấn việc làm ngành Kế toán - Tư vấn việc làm ngành Kỹ thuật - Tư vấn việc làm ngành Sư phạm - Tư vấn việc làm ngành Luật - Tư vấn việc làm thẩm định - Tư vấn việc làm vị trí Content - Tư vấn việc làm ngành Nhà hàng - Khách sạn - Tư vấn việc làm quản lý - Kỹ năng văn phòng - Nghề truyền thống - Các vấn đề về lương - Tư vấn tìm việc làm thời vụ - Cách viết Sơ yếu lý lịch - Cách gửi hồ sơ xin việc - Biểu mẫu phục vụ công việc - Tin tức tổng hợp - Ý tưởng kinh doanh - Chia sẻ kinh nghiệm ngành Marketing - Kinh nghiệm tìm việc làm tại Bình Dương - Kinh nghiệm tìm việc làm tại Hồ Chí Minh - Mẹo viết Thư cảm ơn - Góc Công Sở - Câu chuyện nghề nghiệp - Hoạt động đoàn thể - Tư vấn việc làm Biên - Phiên dịch - Tư vấn việc làm Ngành Nhân Sự - Tư vấn việc làm Ngành Xuất Nhập Khẩu - Logistics - Tư vấn việc làm Ngành Tài Chính - Ngân Hàng - Tư vấn việc làm Ngành Xây Dựng - Tư vấn việc làm Ngành Thiết kế - Mỹ thuật - Tư vấn việc làm Ngành Vận tải - Lái xe - Quản trị nhân lực - Quản trị sản xuất - Cẩm nang kinh doanh - Tư vấn việc làm Ngành Thiết kế - Nội thất - Mô tả công việc ngành Kinh doanh - Mô tả công việc ngành Bán hàng - Mô tả công việc Tư vấn - Chăm sóc khách hàng - Mô tả công việc ngành Tài chính - Ngân hàng - Mô tả công việc ngành Kế toán - Kiểm toán - Mô tả công việc ngành Marketing - PR - Mô tả công việc ngành Nhân sự - Mô tả công việc ngành IT - Công nghệ thông tin - Mô tả công việc ngành Sản xuất - Mô tả công việc ngành Giao nhận - Vận tải - Mô tả công việc Kho vận - Vật tư - Mô tả công việc ngành Xuất nhập khẩu – Logistics - Mô tả công việc ngành Du lịch - Nhà hàng - Khách sạn - Mô tả công việc ngành Hàng không - Mô tả công việc ngành Xây dựng - Mô tả công việc ngành Y tế - Dược - Mô tả công việc Lao động phổ thông - Mô tả công việc ngành Kỹ thuật - Mô tả công việc Nhà nghiên cứu - Mô tả công việc ngành Cơ khí - Chế tạo - Mô tả công việc bộ phận Quản lý hành chính - Mô tả công việc Biên - Phiên dịch - Mô tả công việc ngành Thiết kế - Mô tả công việc ngành Báo chí - Truyền hình - Mô tả công việc ngành Nghệ thuật - Điện ảnh - Mô tả công việc ngành Spa – Làm đẹp – Thể lực - Mô tả công việc ngành Giáo dục - Đào tạo - Mô tả công việc Thực tập sinh - Intern - Mô tả công việc ngành Freelancer - Mô tả công việc Công chức - Viên chức - Mô tả công việc ngành Luật - Pháp lý - Tư vấn việc làm Chăm Sóc Khách Hàng - Tư vấn việc làm Vật Tư - Kho Vận - Hồ sơ doanh nhân - Việc làm theo phường -