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Math

Un sólido 4D atravesando

Cómo se ve un sólido de cuatro dimensiones desde dentro del espacio tridimensional: solo su corte, y el corte cambia mientras el sólido atraviesa. Un teseracto que viene vértice por delante muestra un tetraedro que crece, pierde sus esquinas, se vuelve octaedro y vuelve a encoger; celda por delante muestra un solo cubo durante todo el paso. Los cortes se construyen a partir de las celdas cruzadas, se cuentan, se miden, y su volumen integrado a lo largo del paso es el 4-volumen en cualquier orientación: Cavalieri, una dimensión más arriba.

Un sólido 4D atravesando — Imagen real de la aplicación
Imagen real de la aplicación

Qué ocurre

Una criatura plana que ve pasar un cubo por su plano ve aparecer y desaparecer un cuadrado, o, de esquina, un punto que crece en triángulo, luego en hexágono, y se encoge. Nosotros somos esa criatura una dimensión más arriba. Un sólido de cuatro dimensiones empujado a través de nuestro espacio deja una secuencia de poliedros ordinarios, y la secuencia depende de la dirección: el teseracto de celda va como un cubo que se queda y se va; de vértice es un tetraedro que se trunca en octaedro y vuelve. Elige un sólido y una dirección, desliza el hiperplano y cuenta las caras en el panel.

Ecuaciones del módulo
Ecuaciones
el hiperplano w = c corta cada arista que lo cruza en t = w_a/(w_a − w_b)
teseracto: 16 vértices (±1,±1,±1,±1), 32 aristas, 8 cubos;  16-celdas: 8 vértices, 24 aristas, 16 tetraedros
entrando por una celda: un cubo;  entrando por un vértice: tetraedro → truncado → octaedro → …
toda sección es un poliedro cerrado: V − E + F = 2

Otros experimentos

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La fibración de Hopf — Imagen real de la aplicación

Math

La fibración de Hopf

Sobre cada punto de una esfera corriente hay, en la esfera de cuatro dimensiones, una circunferencia entera; esas circunferencias la llenan sin cruzarse jamás - y aun así dos cualesquiera están enlazadas, exactamente una vez, por lejos que estén sus puntos. Arrastra un punto por el globo pequeño y mira cómo su circunferencia se mueve en la imagen grande; toma un paralelo entero y las circunferencias tejen un toro. El número de enlace se mide con la integral de Gauss, y el ángulo entre dos circunferencias resulta ser la mitad del ángulo entre sus puntos - por eso la esfera de Bloch de un cúbit tiene radio un medio.

Una curva que llena un cuadrado — Imagen real de la aplicación

Math

Una curva que llena un cuadrado

Una línea no tiene área - y aun así una curva puede pasar por cada punto de un cuadrado: Peano encontró una en 1890, Hilbert dibujó la suya en 1891. En cada orden la curva visita cada celda exactamente una vez, avanzando una celda por paso, y el límite es continuo. Arrastra el marcador: una décima parte de la curva se queda dentro de un tercio del lado aproximadamente - por eso las bases de datos y los formatos de imagen indexan el espacio a lo largo de una curva así. Lo recíproco es falso, y el panel también lo mide: dos celdas que se tocan pueden distar cinco sextos de la curva.