プロが教えるわが家の防犯対策術!

三次元が空間ということは分かります
しかし何故四次元目が時間軸なのでしょうか?

科学関係には疎くて子供に付き合って児童図書館に行ったときに科学コーナーで流し読みした本で四次元空間の四つ目の軸は時間軸であるという前提で色々話を進めていて、何故だろう?って疑問に思ったので教えてください。

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (5件)

「時空」って言葉を聞いたことがありませんか?


時間と空間というのは常にセットになっていて、切っても切れない
関係にあります。
そこでアインシュタインは、3つの次元を持つ空間と時間を合わせて
四次元時空と呼び、物理学の理論はこの四次元時空をこそ対象にする
べきだと提唱しました。
かの有名な相対性理論です。
この世界は三次元の世界に見えますが、実は時間軸を加えた四次元の
世界だった、という訳です。

時間と空間が切っても切れない例を2つほど。
亜光速、つまり光速に近いほど猛烈な高速で飛ぶロケットの中では
時間がゆっくり進むことが理論上分かっています。
例えば、光速の87パーセントの速度では時間の流れは半分になります。
ではそのロケットの中の人は、光速を超えた速度を体験しているかと
いうと決してそうではなく、距離の感覚も半分になっているのです。
なので外から見た速度と中で感じる速度は変わりません。
相対性理論のことを書いた本には必ず登場する、ローレンツ変換です。
ご覧になった児童図書館の本にも書いてあったのではないでしょうか。

もう1つ。
ある瞬間、太陽に大異変が起こったとします。
太陽から地球まで、光速で約8分20秒掛かるので、大異変から
8分20秒後にようやく地球上の人はそれを知ることができるのです。
太陽の近くの宇宙船で異変に気付いた人が地球に連絡をしようと
しても、8分20秒後でなければその連絡は届きません。
超光速通信なんていうものは、SFの世界にしか存在しないのです。
地球と太陽は同じ世界に存在するように見えますが、瞬間は決して
相互作用を及ぼすことのできない、言わば別次元の世界にあり、
この「相互作用を及ぼすことのできる世界」は光速で四方八方に
球状に広がっていきます。
四次元空間は我々に理解できないので、空間を二次元に省略して
時間軸を3つ目の軸に取った三次元空間を考えると、この
「相互作用を及ぼすことのできる世界」は円すいの形をしているので
「ライトコーン」(光の円すい)と呼ばれます。
ご覧になった児童図書館の本には無かったかもしれませんが、高校生が
読むレベルの読みもの(ブルーバックスなど)には書いてあります。

繰り返しになりますが、時間と空間は切っても切れない関係にあり、
世の中のことを正しく記述するには、三次元の空間ではなく4つ目の
軸を時間とした四次元時空を対象にしなければならなかったのです。
    • good
    • 2

#2と#4のお答えの「中間」みたいなものですね。


アインシュタインの「時空連続体」では空間と時間が「渾然一体」になります。
一方、空間に第四の次元が「無いか」と言われれば「あるかも知れないけど測定出来ない」訳で、こちらは上限がよく分からない。
二十年も前から人気のある「超ひも理論」では十一次元の時空連続体が四次元の時空連続体に「収縮」した、様な解釈がされていますが、私の(ほとんどの人の)数学的能力を超えています。
その中で時間軸が複数あるモデルも「あるかも知れない」と提唱者の本に書いてありました。提唱者でもよく分からない部分があるらしい。
    • good
    • 1
この回答へのお礼

皆様ありがとうございました。
よくわかりました。

お礼日時:2009/04/07 23:07

空間内をものが移動するためには空間だけでは不可能だからではないでしょうか。

空間がN次元だったら(N+1)次元は時間になるように思います。
    • good
    • 1

端的にはNo.1の通りですが、もう少し付け加えておきます。


我々が住むこの世界(空間)の位置は、縦、横、高さの3軸(三次元)で全て表すことができ、自由に移動できます。
学問的には、四次元、五次元、・・・と無限の座標軸を定義できる多次元空間もありますが、我々には実感できませんし、移動することもできません。
ところが一つだけ、実感はできるが自由には移動できない軸があり、それが時間軸です。
子供向きということで、解り易く4番目を時間軸にとったのではないですか。
    • good
    • 1

なぜ四次元目が時間軸かと考えるより、「この現実の三次元の空間に、時間軸という次元を1つ加えたものを四次元と呼んでいる」と考えるべきだと思います。

四次元というのはそういう定義だとしか言えないような気がします。
    • good
    • 2

このQ&Aに関連する人気のQ&A

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Q四次元というのはどんな世界ですか?

そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?
三次元の世界とは縦横高さのある空間の世界だと思います。
これに時間の概念を足せば四次元になるのでしょうか?
我々の世界にも時間があるので、四次元といってもいいのでしょうか?
それとも四次元とは時間とは無関係の世界なのでしょうか?
あるいは時間と空間を自由に行き来できるのが四次元なのでしょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?

4次元であると考えると都合がいいというのが
現段階の結論です。

 100年ほど前、スイスのチューリッヒ工科大学
のミンコフスキー教授が物理学的な4次元の理論というのを
考えました。物理的な計算をするのに、縦、横、高さ
方向以外にもう1つ方向があるとして計算すると
うまく計算できることがあるというもので、
彼の教え子の一人が、4次元時空の理論と
して有名な相対性理論を完成させた、アルバート・
アインシュタインでした。
 彼は、リーマンという数学者が作った、
曲がった空間の幾何学(現在リーマン
幾何学と呼ばれています)を使い、4次元の
空間が歪むという状態と、重力や光の運動を
あわせて説明したんです。これが相対性理論。

>これに時間の概念を足せば四次元になるのでしょうか?

 物理学的にはそうです。

 相対性理論の話に関連付けて説明するとこんな感じです。
例えば、下敷きの板のような平面的なもの(数学的には
これを2次元空間と言ったりします)を曲げると
いう動作を考えてみて下さい。下敷きに絵が書いて
あったとして、曲げながらそれを真上から見て
いると、絵は歪んで見えます。平面的に見て
いても下敷きという2次元空間が歪んでいる
ことが感じ取れます。
 2次元的(縦と横しかない)な存在である下敷きが
歪むには、それ以外の方向(この場合だと高さ方向
ですが)が必要です。

 19世紀に、電気や磁気の研究をしていた学者たちが、
今は小学校でもやる砂鉄の実験(紙の上に砂鉄をばら撒いて
下から磁石をあてると、砂鉄が模様を描くというやつです)
を電磁石でやっていたときに、これは空間の歪みが
原因ではないかと直感したんです。
 電磁石の強さを変えると、砂鉄の模様が変化します。
これを砂鉄が動いたと考えず、砂鉄が存在して
いる空間の歪みが変化したのでは?と考えたんです。

 3次元の空間がもう1つ別な方向に曲がる。
その方向とは時間という方向だということを
証明したのが、相対性理論だったんです。


>あるいは時間と空間を自由に行き来できるのが四次元なのでしょうか?

 4つ目の方向である時間は、存在していても
その方向に、人間が自由には移動する方法は
現在ありません。時間方向を自由に動ける機械と
いうのは、タイムマシーンのことなんですが。

 日常生活を考えてみたとき、縦、横といった
方向は割りと自由に動けます。1時間ちょっと
歩けば4kmくらい楽に移動できますが、
道路の真中で、ここから高さ方向に
4km移動しろと言われたら、人力だけでは
まず無理でしょう。
 飛行機やロケットといった道具が必要と
なります。
 時間方向というのは、このように存在していても
現在のところ自由に移動できない方向なんです。

 例えば、人間がエレベーターの床のような
平面的な世界に生きているとしましょう。

 この場合、高さ方向を時間と考えて下さい。

 エレベーターは勝手に下降しているんです。
この状態が、人間の運動と関係なく、時間が
経過していく仕組みです。

 人間もほんの少し、ジャンプして高さ
方向の移動に変化をつけることができます。

 同様に時間もほんの少しなら変化をつける
ことができます。

 エレベーターの中で、ジャンプすると
ほんの少し下降を遅らせることができる
ように、時間もほんの少し遅らせることは
できるんです。




 

>そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?

4次元であると考えると都合がいいというのが
現段階の結論です。

 100年ほど前、スイスのチューリッヒ工科大学
のミンコフスキー教授が物理学的な4次元の理論というのを
考えました。物理的な計算をするのに、縦、横、高さ
方向以外にもう1つ方向があるとして計算すると
うまく計算できることがあるというもので、
彼の教え子の一人が、4次元時空の理論と
して有名な相対性理論を完成させた、アルバート・
アインシュタイン...続きを読む

Q4次元 = 3次元+時間 はウソですか?

理系の友人と話をしていた所、
「4次元 = 3次元+時間というのはウソだよ。」
と言われました。

「日本人はSFやマンガのドラえもんなどで4次元は時間だと誤解してる。
四次元空間を限りなく薄くして行った極限が三次元だ。
人間の目には三次元の姿しか写らないので、すぐ近くに四次元空間があったとしても、人間の感覚では捕らえることができない。」
というような説明を受けました。


4次元 = 3次元+時間というのはウソですか?
4番目の次元が時間でないとしたら、何なんでしょうか?
4番目の次元は人間の感覚では捕らえることはできないのでしょうか?

Aベストアンサー

>四次元空間を限りなく薄くして行った極限が三次元だ。

3次元の中で、
2次元を描くと、「鉛筆の高さ」があります。
1次元の線を引くと、炭素と鉛の元素の幅と高さがあります。

3次元の中には他次元は介入出来ません。
介入可能なのが、SFマンガや異次元ポケットです。

そこに異次元があるならば、人間の目で捉える事が出来なくても、光の干渉縞で空間の運動を捉える事が出来ます。

http://www.px.tsukuba.ac.jp/home/ecm/onoda/butsurib1/node78.html

Q五次元空間、六次元空間、・・・十一次元空間 それぞれの軸は何なのでしょう?

三次元空間に時間軸が加わって四次元空間ていいますよね
どんな軸が加わって五次元空間と言われているのでしょう?
さらに六,七、八、・・・ よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>どんな軸が加わって五次元空間と言われているのでしょう?

 5次元以上は具体的には観測されていません。


 この話、最低限高校でやるベクトルが分かっていると
話が早いのですが・・・

 分かっていると期待して書きますね。

 次元とは縦、横、高さといった方向で、数学では
X、Y、Zのような互いに直角に交わったベクトル
(方向)で表せますね。
 互いに直角に交わった直線を3本書く、或いは針金で
作って見せるの容易ですが、4本は無理ですね。

 でも4本の直線が互いに直角に交わっていることを
式で表すのは(絵に描くより)簡単です。
1)4本の直線のベクトルの内積は0(ゼロ)。
2)4本の直線のベクトルは1次線形独立
(ちょっとアバウトですが)

 つまり数式の上ではいくらでも大きな空間の次元(方向の数)
を定義できるのです。

 こんな調子で、アインシュタインの相対性理論(4次元の
空間の理論)が発表された後、計算のとき空間の次元を
いろいろ変えて考える試みが始まりました。

 カルツァークラインの5次元理論(電磁気学のマックスウェル
方程式を空間が5次元と仮定して式を作り直す)が発表されて
物理学の理論式は、空間の次元が多い(5次元以上)と
仮定して計算し直すと式が簡単になると
いう傾向が得られたのです。

 1970年に南部陽一郎博士が最初の超弦理論を発表
したとき、その理論式では26次元を使っていました。

 しかし、以上の次元は数学的に(先の内積0みたいな方法で)
高次元を定義した次元のことで、空間(3次元)+時間(1次元)
を越えた次元(空間の方向性)が実験で確認されたような
事実はないのです。

>どんな軸が加わって五次元空間と言われているのでしょう?

 5次元以上は具体的には観測されていません。


 この話、最低限高校でやるベクトルが分かっていると
話が早いのですが・・・

 分かっていると期待して書きますね。

 次元とは縦、横、高さといった方向で、数学では
X、Y、Zのような互いに直角に交わったベクトル
(方向)で表せますね。
 互いに直角に交わった直線を3本書く、或いは針金で
作って見せるの容易ですが、4本は無理ですね。

 でも4本の直線が互いに直角...続きを読む

Q床屋さんでどういうふうに頼むのがベスト?

今日床屋さんへ散髪に行きました。
いつものとおり、僕が「短くお願いします」と頼むと、店員さんは怒った調子で「短くにもいろいろあるでしょ?」と言い、もう一度「どういうふうにするの?」と問うてきました。
こう言われるとは思わなかった僕は戸惑っていると、「あのお兄さん(店員さんを指差す)みたいにスポーツ刈りでいい?」と強く迫られ、しょうがなく「ハイ」と僕は答えました。
んでもって楽チンなのか知らないけど、バリカンでグイーンと短くしていきました。正直、気に入ってません・・・。

 前置きが長くなりましたが、みなさん(といっても男性の方に限るかな?)は散髪のとき、「どういうふうにするの?」と言われたらなんと答えるのですか??
「短くお願いします」だったら通じないのかなぁ・・・・。

Aベストアンサー

いつも同じところに行くのでコミュニケーションには困っていませんけど、
毎回同じ髪型ってわけじゃないので、注文するときは具体的なことと、そうしよう
と思った理由を言います。例えば

具体的なこと
「前髪はまゆげがでるくらい?でないくらい?」
「もみあげはそろえる?真っ直ぐ?ナナメ?」
「後ろは刈り上げる?刈り上げない?」
「整髪料は付ける?付けない?」
「髪のボリュームは?」

理由
「夏になったので、あまり暑苦しくないやつで」
「もうすぐ就職シーズンなのでそれ用に」
「後ろ髪が伸びてうっとうしくなったので」

などなど。「何を考えてそういう注文をするのか」が相手に伝われば話は早いですね。床屋さんの方から提案してくれたりもしますし。

散髪の腕もそうですが、口下手なお客さんとも上手く会話を引き出したりできる床屋さんは良い床屋さんだと思いますね。
私は近所の床屋さんが好きです。けっこうご近所情報があつまるらしく、母校の今の様子や、新しく出来たマンションの入居状況など話してくれます。

Q偏微分の記号∂の読み方について教えてください。

偏微分の記号∂(partial derivative symbol)にはいろいろな読み方があるようです。
(英語)
curly d, rounded d, curved d, partial, der
正統には∂u/∂x で「partial derivative of u with respect to x」なのかもしれません。
(日本語)
ラウンドディー、ラウンドデルタ、ラウンド、デル、パーシャル、ルンド
MS-IMEはデルで変換します。JIS文字コードでの名前は「デル、ラウンドディー」です。

そこで、次のようなことを教えてください。
(1)分野ごと(数学、物理学、経済学、工学など)の読み方の違い
(2)上記のうち、こんな読み方をするとバカにされる、あるいはキザと思われる読み方
(3)初心者に教えるときのお勧めの読み方
(4)他の読み方、あるいはニックネーム

Aベストアンサー

こんちには。電気・電子工学系です。

(1)
工学系の私は,式の中では「デル」,単独では「ラウンドデルタ」と呼んでいます。あとは地道に「偏微分記号」ですか(^^;
その他「ラウンドディー」「パーシャル」までは聞いたことがあります。この辺りは物理・数学系っぽいですね。
申し訳ありませんが,あとは寡聞にして知りません。

(3)
初心者へのお勧めとは,なかなかに難問ですが,ひと通り教えておいて,式の中では「デル」を読むのが無難かと思います。

(4)
私はちょっと知りません。ごめんなさい。ニックネームは,あったら私も教えて欲しいです。

(2)
専門家に向かって「デル」はちょっと危険な香りがします。
キザになってしまうかどうかは,質問者さんのパーソナリティにかかっているでしょう(^^

*すいません。質問の順番入れ替えました。オチなんで。

では(∂∂)/

Q「以降」ってその日も含めますか

10以上だったら10も含める。10未満だったら10は含めない。では10以降は10を含めるのでしょうか?含めないのでしょうか?例えば10日以降にお越しくださいという文があるとします。これは10日も含めるのか、もしくは11日目からのどちらをさしているんでしょうか?自分は10日も含めると思い、今までずっとそのような意味で使ってきましたが実際はどうなんでしょうか?辞書を引いてものってないので疑問に思ってしまいました。

Aベストアンサー

「以」がつけば、以上でも以降でもその時も含みます。

しかし!間違えている人もいるので、きちんと確認したほうがいいです。これって小学校の時に習い以後の教育で多々使われているんすが、小学校以後の勉強をちゃんとしていない人がそのまま勘違いしている場合があります。あ、今の「以後」も当然小学校の時のことも含まれています。

私もにた様な経験があります。美容師さんに「木曜以降でしたらいつでも」といわれたので、じゃあ木曜に。といったら「だから、木曜以降って!聞いてました?木曜は駄目なんですよぉ(怒)。と言われたことがあります。しつこく言いますが、念のため、確認したほうがいいですよ。

「以上以下」と「以外」の説明について他の方が質問していたので、ご覧ください。
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?qid=643134


人気Q&Aランキング