Для витрины нужен WebGL 2 — похоже, браузер его не поддерживает. Справочник ниже работает и без него.
Интерактивная визуализация
Четвёртое измерение
Тяните — вращать камеру · Shift или правая кнопка — толкать в 4D · колесо — масштаб
Один палец — камера · два пальца — толкать в 4D и масштаб
Что вы видите
Мы живём в трёх измерениях и не можем увидеть четырёхмерное тело целиком, как Квадрат из «Флатландии» не может увидеть куб. Зато можно увидеть его тень — проекцию на наше пространство — и его сечения. Всё, что на экране, — именно это: точная геометрия четырёхмерных многогранников, пересчитанная в три измерения шестьдесят раз в секунду.
Четвёртая координата не пропадает бесследно — её несёт цвет. В палитре «Глубина w» синее лежит дальше в четвёртом измерении, оранжевое — ближе. В палитре «Хопф» цвет — это точка на обычной сфере, в которую отображение Хопфа переводит точку трёхмерной сферы: одинаковый цвет у всего, что лежит на одном «волокне».
Рёбра, изогнутые дугами, — не художественный приём. В стереографической проекции глаз стоит прямо на трёхмерной сфере, и рёбра многогранника, вписанного в неё, становятся дугами окружностей; углы при этом сохраняются. Ячейки, проходящие рядом с глазом, раздуваются и уходят за край экрана — так выглядит «бесконечность» четырёхмерной перспективы.
Справочник
Одиннадцать глав о многомерной геометрии — от «что такое измерение» до расслоения Хопфа и проклятия размерности. В каждой — живые виджеты: их можно крутить, резать и растягивать.
-
01
Что такое измерение
Сколько чисел нужно, чтобы указать место, — и как из точки шаг за шагом вырастает тессеракт, а за ним десятимерный куб.
15 мин
-
02
Флатландия: думать аналогиями
Плоский Квадрат не мог вообразить шар — мы точно так же не можем вообразить тессеракт. Зато его затруднения видны со стороны, и каждое можно поднять на этаж выше.
17 мин
-
03
Тени: как спроецировать 4D в 3D
Любая картинка тессеракта — это тень. Параллельный свет, лампа и стереография дают три разные тени одного тела, и каждая что-то прячет.
18 мин
-
04
Вращение: плоскости вместо осей
Почему у поворота в четырёх измерениях нет оси, сколько у него независимых «ручек», как устроены двойные и изоклинные вращения и что на самом деле происходит, когда тессеракт «выворачивается наизнанку».
17 мин
-
05
Сечения: как 4D-тело проходит сквозь наш мир
Что увидел бы трёхмерный наблюдатель, если бы сквозь его пространство прошёл тессеракт, гиперсфера или тигр, — и как по сечениям найти четырёхмерный объём.
17 мин
-
06
Шесть правильных многоячейников
Правильных многоугольников бесконечно много, правильных многогранников пять, в четырёх измерениях правильных тел шесть, а начиная с пятого измерения всегда три. Откуда берутся эти числа и как выглядит шестёрка.
18 мин
-
07
Трёхмерная сфера и расслоение Хопфа
Трёхмерная сфера — самое простое замкнутое трёхмерное пространство: конечное, но без края. Как её представить, чему равен её объём и почему она распадается на окружности, любые две из которых сцеплены.
18 мин
-
08
Странная геометрия больших размерностей
В пространстве из тысячи измерений почти весь объём шара лежит в тонкой кожуре, случайные направления почти перпендикулярны, а все точки почти одинаково далеки друг от друга. Это рабочая среда статистики и машинного обучения.
18 мин
-
09
Где живут измерения: от пространства-времени до нейросетей
Четвёртая координата встречается не только в воображении геометров: время у физиков, суставы робота, цвет, таблицы данных, свёрнутые измерения теории струн и бесконечномерные пространства квантовой механики.
18 мин
-
10
История четвёртого измерения: от Шлефли до «Интерстеллара»
Двести семьдесят лет четвёртого измерения: догадка энциклопедиста, зеркало Мёбиуса, трактат, который полвека не могли напечатать, спиритические узлы, картонные модели, кубисты, тессеракт Дали и чёрная дыра «Интерстеллара».
18 мин
-
11
Как нарисована витрина
Машинное отделение витрины для программистов: многоячейник из вершин и нормалей, одна формула на все линзы, трубки, которые гнёт видеокарта, и рей-марчинг четырёхмерных тел в трёхмерном срезе.
20 мин
Как это сделано
Всё считается в браузере: вершины и грани многоячейников строятся из двойственных многогранников, вращение и проекция идут в шейдерах видеокарты, трубки рёбер изгибаются по дугам окружностей прямо на GPU. Подробный рассказ — в посте в блоге, короче — в последней главе справочника.