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Un solide 4D qui traverse

Ce à quoi ressemble un solide à quatre dimensions vu de l'intérieur de l'espace à trois : seulement sa tranche, et la tranche change tandis que le solide traverse. Un tesseract qui arrive sommet en avant montre un tétraèdre qui grandit, perd ses coins, devient un octaèdre et rétrécit ; cellule en avant, il montre un seul cube pendant tout le passage. Les tranches sont construites à partir des cellules traversées, comptées, mesurées, et leur volume intégré sur le passage est le 4-volume dans toute orientation : Cavalieri, une dimension plus haut.

Un solide 4D qui traverse — Image réelle de l’application
Image réelle de l’application

Ce qui se passe

Une créature plate regardant un cube traverser son plan voit un carré apparaître et disparaître - ou, coin en avant, un point grandir en triangle, puis en hexagone, puis rétrécir. Nous sommes cette créature une dimension plus haut. Un solide à quatre dimensions poussé à travers notre espace laisse une suite de polyèdres ordinaires, et la suite dépend de la direction : le tesseract cellule en avant est un cube qui reste puis s'en va ; sommet en avant, c'est un tétraèdre qui se tronque en octaèdre et revient. Choisissez un solide et une direction, faites glisser l'hyperplan et comptez les faces sur le panneau.

Équations du module
Équations
l'hyperplan w = c coupe chaque arête qui le traverse en t = w_a/(w_a − w_b)
tesseract : 16 sommets (±1,±1,±1,±1), 32 arêtes, 8 cubes ;  16-cellules : 8 sommets, 24 arêtes, 16 tétraèdres
cellule d'abord : un cube ;  sommet d'abord : tétraèdre → tronqué → octaèdre → …
chaque section est un polyèdre fermé : V − E + F = 2

Autres expériences

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La fibration de Hopf — Image réelle de l’application

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La fibration de Hopf

Au-dessus de chaque point d'une sphère ordinaire se trouve, dans la sphère de dimension quatre, un cercle entier ; ces cercles la remplissent sans jamais se croiser - et pourtant deux quelconques d'entre eux sont enlacés, exactement une fois, quelle que soit la distance entre leurs points. Fais glisser un point sur le petit globe et regarde son cercle bouger dans la grande image ; prends tout un parallèle et les cercles tissent un tore. Le nombre d'enlacement est mesuré par l'intégrale de Gauss, et l'angle entre deux cercles vaut la moitié de l'angle entre leurs points - voilà pourquoi la sphère de Bloch d'un qubit a pour rayon un demi.

Une courbe qui remplit un carré — Image réelle de l’application

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Une courbe qui remplit un carré

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