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本、アニメ、映画の感想。時々まじめに物理。ごくたまに日記。

Look-back on youth #3

2015-06-30

22歳の誕生日は、二日酔いで迎えました。最高にいい気分でした、頭がお祝いにガンガンしてまして。別に誕生日を祝ってもらって二日酔いになったわけでもなく、単純にちょっとしたヤケ酒でした。まぁ、お酒を飲んで発散しようと思うような悩みは大抵仕様もないことで、取るに足らないことなのですが、後で我に返ってみると、別に悩むというか、考え込むことでもないことでした。ちなみに、進路にはまったく関係のない悩みです。

話は変わりまして、最近面白いなと思ったことを少し。

ある3次元空間(普通の空間)に無限に伸びている長い棒を用意して、そこにどうしたことか輪っかが引っかかっているとします。これを4次元世界まで使って輪っかから引き抜くという話です。まったく最近の勉強にかかわる話ではないのですが。画像を取っておきましたので参考にどうぞ。

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無限につづく棒に輪っかが引っかかっている図

但し輪っかは切ってもう一度貼り付けるなどはしてはいけません。棒を切ることも許されません。とりあえず、棒を動かすこともだめにしましょう。ワープさせることもだめ。連続的に、動かして引き抜くのです。

実際、3次元では無理ですねこれ。何せ棒は無限に伸びていて、どこまで行っても輪っかは引っかかり続けます。ではどうやって4次元世界を使いましょうか。

我々の世界にとって、4次元とはいわば「時間軸」の事です。まずは、時間軸にまではみ出た4次元中の線を(棒を)考えてみましょう。時間軸にまではみ出た4次元世界の線とは何ぞや?

とりあえず、次のように運動している(時間とともに動いている)点を考えましょう。

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4次元空間における棒(線)について。移動している点は時間軸と空間軸で表すと線になっている。時間と移動距離のグラフのようなもの

3次元空間では、これはただの点が移動しているだけにしか見えません。しかし、これを4次元空間とともに見てみると、1本の線になっていることがわかります。つまり、各時間ごとには3次元中の点でしかありませんが、時間軸とともに見てみれば、それは4次元空間上の線になっているわけです。但し重要なのはこの4次元世界における時間軸は別に一定の方向に流れているわけではなく、僕らは過去にも未来にも行ったり来たりでき、また、ある一瞬だけ存在する棒も、ちゃんと4次元世界では、「いつも見えているわけではないけれど」確かに棒として存在しているという事です。容易に分かることですが、各時間に存在する棒は、4次元世界では面になっていることがわかります。

という事は、3次元の棒もなんとしかして時間軸側にはみ出してやれば、3次元では点だけれども、4次元では連続した棒に見えるはず。ちょっとやってみましょう。はい出来ました。

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3次元空間の棒を時間軸にはみ出させて各時刻において3次元空間では点となった図。グラフの軸に注意して見ないと訳が分からないことに(すでに訳が分からない。)

今回動かしていいのは、輪っかのみです。つまり、輪っかを時間軸にはみ出すことは許されている。では棒はどうでしょうか。棒は動かしてはいけません。つまり、「ある時刻一瞬にだけ存在する」ことがゆるされます。(時間とともに存在する棒はすでに棒ではなく、面でしたね。)

では、輪っかを時間軸にはみ出させて見せましょう。はい!できました。あとはこれを上に動かして戻すだけ。

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輪っかを時間軸に傾けてからz軸に浮かせてまた元に戻した図。時間とxz平面のグラフはy軸から眺めているのです実は

引っこ抜けました。この話を変に思う人はまず、4次元世界を時間と空間という考えで捉えることが、障害になっているかもしれません。重要なのは「3次元世界ではないもう一つの世界(軸)」に動かすことで、時間を使っているわけではないのです。この感覚がつかめたらあなたも立派な「変人」の仲間入りです。「正直何に使えるの?」とか思うかもしれませんが、使い時はありません。ただ、4次元を想像する訓練にはなるかなと。想像したところでどうという事はありませんが。ちなみに実際の現実を表す「時空間(時間軸と空間軸の合わさった現実を表す4次元空間)」はこんなに「想像しやすい」空間ではありません。何せ4次元空間での距離がマイナスになったりするので。

空間というのは面白いですね。

これをバイト先の塾の教え子の女の子に話したら、案の定「何に使えるんですか」と言われた。使えなくても面白い。

それでいいじゃない。

では。