• Уважаемый посетитель!!!
    Если Вы уже являетесь зарегистрированным участником проекта "миХей.ру - дискусcионный клуб",
    пожалуйста, восстановите свой пароль самостоятельно, либо свяжитесь с администратором через Телеграм.

Гиперкуб - теоретическое построение

  • Автор темы Автор темы Sirin
  • Дата начала Дата начала

Sirin

Ассоциация критиков
Многомерные пространства и их применение. В качестве примера гиперкуб - теоритическая фигура сохраняющая все основные свойства трехмерного куба. Если присмотреться, содержит в себе восемь обычных кубов. Аналитическая геометрия, геометрия Лобачевского и т. п. вещи предлагаю к обсуждению.

Слева - гиперкуб, справа - его трехмерная проэкция.
 
Есть какое-нибудь практическое применение результатам этих исследований?
 
Такие картинки я уже видел на семинарах по матанализу, когда мы проверяли изоморфизм разных матпостроений.
Чего тут нового?
 
Просто тема интерестная. А практическое применение конечно есть. Скажем в области использования многомерных баз данных. Я уж не говорю о экономике, когда необходимо анализировать большие массивы данных. К примеру попробуйте учесть сразу такие условия: Потребители, Даты операций, Группы товаров, Номенклатура, Модификации, Упаковки, Склады, Виды оплаты, Виды отгрузки, Тарифы, Валюта, Организации, Подразделения, Ответственные, Каналы распределения, Регионы, Города; Количество плановое, Количество фактическое, Сумма плановая, Сумма фактическая, Платежи плановые, Платежи фактические, Сальдо плановое, Сальдо фактическое, Цена реализации, Срок исполнения заказа, Сумма возврата. Сдесь используют многомерный куб, позволяющий выводить множество вариантов отчетов (OLAP-технологии). Это только как один из многочисленных примеров.
 
Так уж для поддержания темы...
Многомерные пространства, как известно позволяют проанализировать большие масивы данных. Вот, скажем, некий Эдвард Вегман применил его к анализу риска, которому подвергается банк, дающий займы тем или иным категориям граждан. В результате имеем структуру состоящую из несколько вертикальных параллельных осей расположенных на равном расстоянии друг от друга, пересекающих одну и ту же горизонтальную ось координат. На рисунке тысячи ломанных. Вобщем в результате выяснилось, что рисковая группа не только зависит от возраста, но и от определенного набора рода занятий, семейного положения, возраста и т. п...

http://www.computerra.ru/offline/2003/522/31149/page2.html
 
Многомерные пространства Калаби-Яу занимают одно из центральных мест в теории суперструн.Вообще положено 11 измерении, среди которых три протяженных, одно временное измерение , а остальные "свернутые".В принципе многообразие Калаби-Яу лучше себе и не представлять, визуально.
Я вот подумал, забавно было бы если бы временное измерение было циклическим. :)
 
clynch, спасибо за содержательный ответ.

Отвлекаясь расскажу пару основ ториии струн (с которой я знаком лишь в общей концепции). Классические формулировки гравитационных уравнений не действуют на сверх малых расстояниях и лишь приближенно описывают пространство-время. Согдасно теории суперструн точечные частицы заменены так называемыми струнами, которые представлены в виде нитей, способных изгибаться и колебаться, вибруя с разными гармониками. Сама струна не состоит из чего-либо, как по анологии с неделимыми частицами. Но струны могут быть как замкнутыми так и открытыми. Колеблющаяся струна с некоторой комбинацией основных гармоник порождает множество частиц. Эти частицы выглядят как кванты гравитационного и электромагнитного полей. Отсюда представление о том, что частицы в квантовых теориях — не кусочки вещества, а определенные состояния более общей сущности — поля.

Теперь, что касается упомянутого 11-мерного пространсва. Насколько я знаю, применяется это для того, чтобы описать все пять теорий струн. Так одна из теорий работает, если 11-мерное пространство скручивается в окружность малых размеров (10-мерный цилтндр). Но при помощи одинадцатимерности можно описать лишь две теории суперструн. И пошли дальше. Используя 12-мерное пространство с 10-ю пространственными измерениями и 2-мя временами. Увеличение размерности (с 11 до 12) позволяет породить все теории, кажется. В такой теории отсутствует суперсиметрия.
 
После второй революции в теории суперструн осталось пять теорий(надеюсь память не подведет), но самое забавное ,что они описывают одно и то же , но разными способами.
Без суперсимметрии теория суперструн просто невозможна.Если не будет частич суперпартнеров -- то квантовые осциляции и флуктуации будут приводить к энергиям порядка планкавской, что доказывает несостоятельность теории.
Да ,на микроуровнях в тории суперструн используется не риммановская, а квантовая геометрия дающая очень интересные резултаты.
 
Конечно так глубоко я не копал в теории суперструн, но то что без суперсимметрии эта теория несостоятельна - верно. А я как вижу, clynch, интересуетесь квантовой физикой (откуда такие пзнания?).
 
Есть такое -- жаль ,что не моя специальность.Больше интереса к суперструнной и М-теории. Информачию советую поглащать только из печатных издании.Но есть и хороший интернет ресурс:http://www.iop.org/EJ/
 
Подборка неплохая. Да вот так всегда - то к чему мы тяготеем не всегда становится наим хлебом (работой). Я вот тоже учусь экономике, а тут вот совсем о другом толкую (загляните еще в астрономию и космологию, там тем много забавных). Будет занятная информация - пишите неприменно, буду рад...
 
Lord-Aries
Это равностороняя геометрическая фигура в четырехмерном пространстве,
16 вершин, 32 ребра

Посмотрите на рис1.
Из объекта N-мерного прпостранства объект (N+1) пространства получается так:
1) Рисуем N-мерный объект в (N+1) пространстве.
Таким образом одно пространство у нас совершенно не заполнено. К примеру, если мы нарисуем квадрат (фигура двумерного пространства) в в трехмерном пространстве, если координаты по третьму пространству будут равны (будут лежать на одном уровне)
2) Переносим наш объект параллельным сдвигом по новому измерению на величину x
3) Соединяем соответствующие точки объекта новыми ребрами.
ВСЕ.

Пример.
1) Квадрат - ABCD.
2) Мысленно откладываем перпендикуляр ко всем существующим сторонам. Это ось аппликат (Ось Z).
3) Переносим квадрат по оси Z на расстояние X (сторона квадрата)
Получаем еще один квадрат на высоте X. (A1B1C1D1)
4) Образуем новые ребра, соединяя соответствующие точки: новые ребра: AA1, BB1, CC1, DD1. Готово. Из квадрата получили куб.

Из куба получить гиперкуб можно аналогично. :)

Да, еще интересен вопрос числе ребер и вершин новой фигуры. Там все просто.

Пусть объект N-мерного пространства имеет X вершин и Y ребер.
Тогда после образования (N+1)-мерного объекта у него будет
(2*x) вершин и (2*y+x) ребер.
x(N+1)=2*x(N)
y(N+1)=(2*y(N)+x(N))

Общую формулу x(N) и y(N) получить просто... Из формул выше заключаем, что
x(N) = 2^N
y(N)=N*2^(N-1)

N=3 : X=2^3=8; Y=3*2^2=12;
N=4 : X=2^4=16; Y=4*2^3=32;
 
Trotil
Теория эт прекрасно. А что скажете, ежели я его в реале построю;)? Здесь он собственно как ни крути 3-х мерный:) Не показано 4-й координаты:)) А можно его сделать и в реале визуально 4-х мерным:). Тут даже в принципе почти сказано как:)
 
Lord-Aries
Здесь он собственно как ни крути 3-х мерный
Хуже... Здесь он только двумерный :)

Не показано 4-й координаты
Не надо морочить голову - показаны. От каждого угла четыре направления.

А можно его сделать и в реале визуально 4-х мерным?
Я существо простое, трехмерное :)
Пожалуйства, оправляйтесь в четырехмерное пространство, стройте четвертый перпендикуляр и далее по инструкции :) Получится нормальный такой гиперкуб :)
 
Lord-Aries, построить четырехмерный куб в трехмерном измерении невозможно (известными мне способами - так точно никак). Однако, для того то и есть у человека воображение... По сути, получается что гиперкуб есть восемь пересекающихся (взаимопронизывающих) трехмерных кубов. Построить его очень легко (когда-то сам домыслил). Поймите, ось лишь условность. Возьмите лист бумаги, карандаш и вместо привычных трех осей отложите четыре. Затем стройте в каждой комбинации трехмерного измерений (таковых всего четыре) кубы. Соединяем одну из вершин каждого полученного куба линией, проведенной паралельно незадействованной в построение взятого куба оси. В итоге получаем гиперкуб. Так же можно построить гиперсферу. Довольно красиво получается. У гиперсферы радиусом будт не прямая, а окружность и гиперсфера - это тоже, как и гиперкуб, восемь трехмерных, симметрично расположенных сфер, имеющих одну общую точку - центр гиперсферы.

Trotil, ну что, спасибо за разъяснения=)

Вот еще один вопрос, который всегда волнует Lord-Aries, - зачем это все надо? Отвечаю: гиперкуб, как и вообще гиперизмерения, применяются в стоставлении моделей, когда необходимо учитывать больше трех факторов, воздействующих на систему. Взять хотя бы, те же задачи математического програмирования, где таких воображаемых осей может быть как четыре, так и сто... а задачи эти применяются в планировании обычными людьми этой грешной планетки.
 
Да, еще добавлю такое размышление.

Если поместить в наше трехмерное пространство четырехмерную фигуру (например тот же гипекуб), что мы увидим?

Предлагаю высказать мнение Sirin, Lord-Aries по этому вопросу. У меня есть достаточно обоснованная версия, однако хотелось бы сначала услышать ваши рассуждения.
 
Trotil, так как четырехмерная фигура (хоть бы этот простецкий гиперкуб) существует как бы одновременно в четырех трехмерных измерениях, то, мне кажется, увидим мы только один куб (соответствующий нашему измерению), а иные его ипостаси будут продолжены в измерения, нашему взору, увы, недоступные. Но это только теория=) Еще стоит уточнить, что речь идет именно о пространственных измерениях (а не о времени). Все это непроизвольно наводит на мысль о паралельных мирах (но это область фантастики...). Из этой теории так ж еследует и то, что паралельные миры могут иметь один или два общих с нами одномерных или, соответственно, двухмерных измерения (это при условии, что таковых паралельных миров четыре). Маленькое наблюдение не по теме. Если взять пятимерную реальность и посмотреть на ее схематический срез, то линии двухмерных измерений образуют собою пентаграмму (магический знак). А из некоторых источников мы знаемо том, что предполагается наличие пяти измерений (ну Ад, Рай, чистилище и пятое). Это для любителей мистики. Все же интерестно, правда?
 
Sirin
Браво! Я тоже так думаю. В качестве рассуждений я выбрал двумерную и трехмерную модели.
Допустим существует двумерный мир, существа обитающие там - плоскатики, лишенные возможности смотреть вверх. Если ихнюю плоскость обитания пересекает куб, они смогут увидеть лишь фигуру пересечения куба и плоскости. Это может быть треугольник, квадрат, прямоугольник и пятиугольник и даже шестиугольник. Но в любом случае это будет плоская фигура, не имеющая никакого намека на объемность.
Понятно, что наиболее сложную фигуру, которую плоскатики смогут увидеть - это будет шестиугольник.
Что трехмерные за фигуры мы сможем увидеть, если гиперкуб попадет в нашу реальность, сказать пока затрудняюсь, но очевидно, что кубом дело не ограничится...

Добавлено: Ой... Я тут подумал, если пространство искривлено (например двумерное - мятый лист ватмана), то в результате пересечения такого пространства с кубом могут получаться совсем немысленные фигуры и даже несколько плоских фигур в разных местах двумерного пространства...
Но не будем усложнять задачу. :)
 
Trotil
У нас как раз 4-х мерное измерение, в жизни-то. Я как вы уже сказали, про время. Ну а насчёт того, что это не пространственная координата, пусть мне кто-то докажет:)) Самое что ни на есть пространство. Так что в принципе гиперкуб может в 3-хмерном пр-ве быть только кубом, а вот ежели учитывать время, то не только:)
Двумерного мира нету, ибо мы его бы видели кстати:) Хотя с теорией могу только согласиться:)

Sirin, а вот гиперкуб для моделей, как вилка для шашлыка - полезно, но не обязательно. А фишка в том. ежели построить гиперкуб, обратно связаный со временем, то логично, что и путешествовать можно.
Trotil, кстати, ежели оси - условность, то мы и живем Rn мире:)

Всем,
А вот я торжественно заявляю, что могу построить гиперкуб, связи с врмеменем не имеющий, в нашем пространстве. И это просто как 2 пальца. И заявляю, что и вы все можете. И что с пространственными координатами:) Просто немного нестандартно помыслить ежели, без чертежей:)
 
Назад
Сверху