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jjling2011/Dimension4

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这是一个绘制 4 维及更高维几何体的在线网页。
在线演示:https://jjling2011.github.io/Dimension4/

cube4d.png

注意!这不是数学意义上的精确图案,玩玩就好。

网上的 4 维几何体通常以三维投影的形式演示,看得脑瓜疼。为什么用投影而不直接画出来呢?常见的说法是“我们生活在三维空间无画出四维”。然而屏幕以及我们的视网膜都是二维的,我们从来没有真正见过三维,但这并不影响我们理解三维。所以真正的问题是第 4 条坐标轴在哪里?下面是常见的三维坐标:

xyz-squre.png

我们的思维习惯是 xyz 轴已经占居了所有位置,没地方放更多轴。其实不然。注意 y 轴和 x 轴是 45 度角并不垂直。所以 z 轴和 x 负半轴之间还有个空位。如果不限定 z 轴和 x 轴成 90 度角,那么还可以放入更多的轴。

uvwxyz.png

如果我们把坐标轴是直线这个条件也去掉呢?下面是把 xy 轴替换成 cos 函数后,画出来的三维球体:

cosxy-sphere.png

制作这个网页时的发现:

  1. 坐标轴不可以旋转,平面才可以旋转。比如旋转 x 轴,实际上是旋转和他对应的 yz 平面。
  2. 旋转一个平面,其实是重新分配构成平面的两个维度的数值。比如二维向量 (1, 0) 旋转 PI/2 其实就是重新分配成 (cos(PI/2), sin(PI/2))。注意省略了值为零的部分。
  3. 绘图时各维度在二维平面上的映射关系由坐标轴决定。
  4. 莫比乌斯环其实就是一个向量同时在两个平面里旋转,并且其中一个平面的旋转速度是另一个的 1/2。和电子的自旋有点像。

这些发现仅适用于这个项目。

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绘制 4 维及更高维几何体的在线网页。

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