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1차원 더 높으면 그보다 낮은 차원의 대상을 항상 인식 가능한가?
루트 | L:0/A:0 | LV7 | Exp.94%
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| 2 | 2021-04-05 14:22:06 | 575 |
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당연한거 같지만 생각보다 어려운 문제라고 생각함 대표적으로 뫼비우스의 띠는 2차원의 도형이다 그런데 뫼비우스의 띠는 2차원에서는 인식할 수 없다.

뫼비우스 띠를 인식하기 위한 최소의 유클리드 차원은 3차원이다 또한 뫼비우스 띠 2개를 이용해 클라인의 병을 만들 수 있다

 

참고로 클라인의 병의 원래 이름은 클라인의 곡면이다 독일어로 면(Fläche)를 잘못 번역하여 병(Flasche)이 되었다. 원래는 면이다 즉 2차원의 도형이지만 클라인의 병을 온전히 인식하기 위한 유클리드 차원은 4차원이다 그럼으로 아래의 그림은 진짜 클라인의 병을 그린게 아니다 그림 처럼 자기자신을 뚫고 들어가지 않는다, 클라인의 병은 내적 관점으로는 2차원이나 외적(클라인의 병 외부에 있는 유클리드 공간) 관점으로 바라보려면 4차원 이어야 하는 괴리가 생기는 다양체이다. 이런걸 생각하는 수학자들이 대단한 것 같다 

 

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마리오 [L:33/A:602] 2021-04-05 14:30:30
xyz축으로 이루어진 3차원과 ab축으로 이루어진 2차원이 있으면 비록 차원은 높을지라도 인식할 수 없는거 아님?
루트 2021-04-05 14:32:35
@마리오
공간을 내적 관점으로 바라보는 것과 외적 관점으로 바라보는 것에서 생기는 괴리 같습니다.
등심 2021-04-05 15:07:56
우리들이 2차원을 인식하지 못하는거랑 똑같은거아님? 4차원의 존재도 대중메체에서만 초월적인 존재로나오지 과학적으로 따지자면 3차원의 선형시간을 초월한 이상 4차원의 법칙으로는 우리들을 이해하지 못하는게 맞지않나.
선형시간을 초월한이상 3차원의 우리하고는 사고방식 자체가 다른데 3차원의 인지방식을 따라할수 없음.결국엔 높든 낮든 각각의 차원의 인식방법,사고방식,공리체제가 달라서 각각의 상위,하위 차원들을 자신의 차원의 법칙으로 입증만 할수 있을뿐,자신들이 인식하는건 불가능하지
루트 2021-04-05 16:27:27
@등심
여기서 말하는 4차원은 민코프스키 공간 처럼 공간에 시간을 고려한 차원이 아닌 순수 공간으로 구성된 4차원 유클리드 공간입니다.
2차원을 인식하지 못한다를 어떤 의미로 말하는건지 알겠으나 제가 말한 인식이란 2차원의 도형을 시각화하는 것을 말합니다.

사실 수학자는 임의에 차원을 다룰 수 있지만 시각적 표현을 생각하면 2차원 까지가 온전히 시각화 가능한 영역이죠 3차원만 하더라도 우리의 시각 구조상 3차원을 한 눈에 보지는 못하니까요

수학적 차원과 같이 높이가 없는 물리적 2차원은 존재하지 않지만 물리학에서 원자를 점처럼 생각합니다, 수학적 의미에 점은 아니지만 원자를 점처럼 생각하여 원자 한 겹으로 배열 된 물질을 2차원 물질이라고 부르기도 합니다 대표적으로 그래핀이 있죠 이걸로 노벨상이 나오기도 해서 물리적 맥락에서 2차원 물질은 응집물질 물리학의 주요 관심사 중 하나로 주류과학입니다.

물질을 기반으로 하는 물리학에 걸맞는 2차원 대상의 정의죠

미분기하학에서는 공간을 내적 관점, 외적 관점으로 나누죠 내적 관점 예를들어 공간이 클라인의 병으로 되어있다면 곡면이기 때문에 2차원이지만 외적 관점에서 클라인의 병을 기하적으로 왜곡 없이 관찰하기 위한 유클리드 공간은 적어도 4차원이어야 합니다. vs 게시판은 외적 관점의 유클리드 차원을 기준으로 하니까 클라인의 병은 4차원으로 취급하겠네요
루트 2021-04-05 16:52:46
@등심
좀더 정확히는 클라인의 병은 3차원 유클리드 공간에 몰입이 가능하지만 매끄럽게 매장 될 수는 없어요 쉽게 말하면 3차원에 넣은 클라인 병은 항상 겹치는 부분이 있어서 원래 클라인 병과 같지 않게 됩니다 그래서 외적 관점에서 볼 때 적어도 4차원 이어야 합니다.

물론 위에 등심님이 적은 답글과 같이 우리가 직접 고차원 또는 저차원이 되어보지 않은 이상 모른다는 주장은 이해합니다. 박쥐는 우리 인간과는 다르게 초음파를 이용해 공간을 인식하죠 그런 박쥐가 바라보는 세계를 우리가 온전하게 이해하는게 가능한가?라는 유명한 문제를 생각해보면 인식론적으로 아마 불가능하다가 답이겠죠

그런데 여기서 끝내지 않고 이 문제를 극한으로 밀어붙이면 결국 우리는 나 라는 주체를 제외한 모든 객체를 온전히 이해할 수 없습니다. 그리고 나 자신에 대해서도 메타적으로 생각했을 때 내가 무슨 생각을 하는지 나도 모르겠을 때가 있습니다

그러니 중요한건 명확히 정의가 된 개념으로 대상을 이해하는게 필요하죠 차원에 대해서는 수학적으로 정의되었고 그 형식에서 저차원은 고차원보다 자유도가 낮다는 것만 얻어도 충분합니다 그런 느슨한 이해만 하더라도 엄청난 성과입니다.

저차원, 고차원 존재의 지엽적인 사고방식까지 이해하길 기대할 수는 없죠 우리가 이해하고 있는 높은 차원과 낮은 차원은 자유도가 다르다 이 성질이 임의에 차원으로 일반화된다는 것으로 충분합니다.
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