维度·数学漫步_04|维度·数学漫步_04 四维空间(下)
根据之前我们所说,我们得知三维空间中包含了二维的 S2 球面,用同样的方法,我们可以研究出四维空间中包含的三维球面,称为 S3,但你是看不到 S3 球面的,因为你的空间只有三维
为此,我们只能效仿之前平面蜥蜴们对三维面体的作为:在这里,我们膨胀一个多面体,直到它的面嵌在一个四维空间的三维球面 S3 上,再用四维空间里面的球极投影到我们的三维空间里
这需要你的一些想象,不过你可以类比之前三维到二维的球极投影,在类比时,请把下面这张图假设为一个展示出了第四维度,但是却压缩了一个可见维度的图,因为压缩了一个可见维度,我们所在的三维空间,相当于下面的那个面,而三维球面 S3 看起来和二维球面 S2 (我们通常说的球面)一样
球极投影 接下来我们看到一个四维单形,它有 5 个顶点和 10 条棱,而这时,棱是一些圆弧,这个情况与三维物体投影到平面上是完全类似的
四维单形 接下来我们加入二维面,来看的更加清楚些,下面就是四维单形和它的 10 个三角面
二维面的四维单形 因为球极投影的原因,我们看到二维面并不是纯平的,正如之前的棱是一些圆弧一样,当四维单形在四维空间中转动,再被球极投影出来,这些面和棱就像当初地球滚动时,陆地投影般随之舞动,有时,一个面会经过投影的极点,而随后,这些点也可能会被投影到无穷远处
现在,我们看下超立方体的球极投影,三维空间被分割成 8 个立方体形的区域,而它们则是超立方体的三维表面,尝试着想象一下,超立方体的表面一共有 8 个立方体,它们彼此相连,而超立方体的二维面,则是 24 个正方形(或多或少地隆起和扭曲)
二维面的超立方体 然后是 24 号,它包含有 24 个顶点,96 条棱,96 个三角形和 24 个八面体,有 8 条棱从它的每个顶点出发
二维面的24号 这里是 120 号,有四条棱从每个顶点出发,它的二维面是五边形,一共有 720 个,这 720 个五边形相互衔接为 120 个 12 面体,而这些 12 面体都互相完美的契合在一起
二维面的120号 最后的是 600 号,它包含有 600 个三维四面体,包括有 1200 个三角面,同时,也有 720 条棱和 120 个顶点,据说,在这个物体的四维空间里有 14400 种对称性
二维面的600号 【维度·数学漫步_04|维度·数学漫步_04 四维空间(下)】到这里,我们完成了第一个四维之旅,这里充满着各种奇观,而在此之上更是存在五维,六维,n 维,甚至无限维的空间
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