20 jul 2015

Explicando la cuarta dimensión matemática.

En esta entrada me gustaría explicar como sería una cuarta dimensión euclidea (no temporal)...
pero antes me gustaría hacer mención a un videojuego que se ha estado desarrollando durante 5 años, este videojuego es el principio de un nuevo tipo de videojuego experimental, un videojuego en 4 dimensiones euclidianas, sí, como ha oído, su nombre es Miegakure.

Un poco de historia de la cuarta dimensión:

El interés en dimensiones euclideas mayores a la tercera dimensión comenzó hace mucho tiempo, hace más de 200 años ya se conocían los polítopos en 4 dimensiones, pero no fue hasta 1870 cuando alcanzó su punto de mayor interés (como dimensión temporal) y  en 1920 fue cuando comenzó a bajar.
Entre estas dos fechas, era frecuente encontrar menciones de la cuarta dimensión en la literatura fantástica, pero en la mayoría de los casos era mal descrita.
El tema de la 4ª dimensión influyó mucho en obras musicales, literarias y artísticas de muchas personas, Oscar Wilde, Fiódor Dostoyevski, Marcel Proust, H. G. Wells, Joseph Conrad, Alexander Scriabin, Edgar Varèse, George Antheil, Pablo Picasso y Marcel Duchamp; influyó también en el desarrollo del cubismo.
Este tema incluso influyó a Vladimir Lenin (quien propulsó la revolución comunista del antiguo reino ruso).

Los casos más notables fueron los de Charles L. Dodgson y Charles Howard Hinton, este último inventó los términos "kata" y "ana" que hacían referencia a las nuevas direcciones de la 4ª dimensión euclidea, términos que utilizaré yo también en la entrada para ahorrar letras.

La cuarta dimensión euclidea, ¿cómo sería?:

Explicar como podría ser la cuarta dimensión euclidea es un esfuerzo grande, de hecho es imposible visualizarla, debido a que nuestro celebro está cableado para interpretar hasta la 3ª dimensión, para poder visualizar la 4ª dimensión deberíamos ser capaces de visualizar objetos tridimensionales enteros en todas sus caras y su interior, y ya repito, es imposible.
Lo máximo que se puede hacer para poder visualizarla son representaciones en la 3ª dimensión.

¿Sigues pensando que es posible visualizar la cuarta dimensión?, lee este relato:

Imaginemos un mundo en 2 dimensiones, donde habitan unos seres bidimensionales, estos seres solo conocen el izquierda, derecha, frente y detrás, y su visión es básicamente una franja de una dimensión, una linea.

Un día un explorador extradimensional, de 3 dimensiones, se acerca a estudiarlos, y en un intento de contactar con uno de estos seres, atraviesa este mundo en 2 dimensiones, que por cierto para el explorador es como un plano.
El otro ser bidimensional ve una forma bidimensional cambiante mientras el ser tridimensional atraviesa su mundo, y empieza a dudar sobre su cordura.

Entonces el otro ser tridimensional se percata de que no hay modo de contactar con el bidimensional de esa manera, así que en un intento de sacarlo de su mundo bidimensional, finalmente el ser bidimensional sale de su plano y empieza a oscilar, este ser bidimensional se asustaría en un principio, pues vería a todos los objetos de su mundo y sus compañeros por dentro en una pequeña franja de una dimensión, como si fuera un escaner, un TAC. Sin embargo, este ser bidimensional solo estaría viendo una representación de la 3ª dimensión debido a su composición, nunca observaría la diferencia, pues su visión es una linea, no un plano.

Esta es una explicación sencilla del porqué nunca seremos capaces de visualizar la 4ª dimensión completa, no simples representaciones. Pues para visualizar la 4ª dimensión de forma comprensible, requeriríamos poder ver en 3 dimensiones, y no me refiero a la profundidad, sino ver (o imaginar) todos los objetos por todas sus partes e incluso su interior con un solo ojo, una especie de "pseudo-omnivisión", por ello somos incapaces de visualizarlo, al igual que el ser bidimensional era incapaz de visualizar la 3ª dimensión al ver solo una franja unidimensional.

Visto todo esto continuemos, ¿como se puede representar la cuarta dimensión?

Imaginemos un TAC, esa técnica de escaneo del interior del cuerpo, básicamente es ver capas bidimensionales de un objeto tridimensional, como si ese objeto estuviese atravesando una 2ª dimensión.
Ahora ya tenemos esa analogía, un mundo bidimensional, imaginemos que hay una carta sobre ese mundo bidimensional, encerrada en un círculo, tú puedes cogerla sin ningún problema, pero para un ser 2D, parecería estar desapareciendo.
Un ser 2D solo es capaz de ver una linea, a diferencia de ti, que puedes ver el plano donde está ese ser, con un ser 4D sería diferente, un ser 4D vería los objetos tridimensionales enteros por todas sus caras y su interior (cosa que nosotros no podemos hacer).

Antes dije que un objeto 3D atravesando un mundo 2D, se vería por capas 2D para quien estuviera dentro de ese mundo, capas de tamaño cambiante, como la siguiente imagen.

Del mismo modo, nosotros veríamos a un objeto 4D atravesando nuestra 3ª dimensión, como un objeto tridimensional de forma cambiante, creciente y menguante.
Esto se puede ver también como un "plano tridimensional" desplazándose por la cuarta dimensión.

Y ahora lo explicaré con otro ejemplo, el videojuego Miegakure.
Miegakure es un juego en 4 dimensiones espaciales, representadas en un "plano tridimensional", este "plano tridimensional" no se desplaza por la 4 dimensión, sino que rota en esta alrededor del jugador, da una perspectiva parecida, pero no es creciente y menguante, sino cambiante de forma.

Espera: ¿como es posible hacer un vdeojuego en 4 dimensiones cuando es imposible visualizar tal dimensión?

Fácil, una máquina es incapaz de pensar (bueno, o al menos mi computador no lo hace), por lo que no visualiza cosas.
El CPU tan solo representa los datos que le metes, y si le metes datos que significan <tal objeto tetradimensional>, el computador creará virtualmente <tal objeto tetradimensional>.

Cómo último punto de esta entrada, pondré dos vídeos del videojuego Miegakure, un trailer y un vídeo en inglés explicando su mecánica.
Este juego aun no ha sido lanzado, por si alguien pregunta.



Este de abajo explica su mecánica y posee subtítulos cc, están en francés, pero en configuración podéis traducirlos al español.





¿Porqué la ciencia de Clarke?

Varias personas me han preguntado el porqué del nombre de este blog.

Aunque parezca algo a lo que no darle mucha importancia, de todos modos lo explicaré, pues tiene mucho más sentido de lo que parece.

Este blog está dedicado a exponer información sobre tecnologías emergentes, teóricas e incluso hipotéticas, tecnologías que no pueden ser producidas con los conocimientos y recursos actuales, o que pueden ser producidos pero difícilmente.

Pues bien, hace tiempo vivió un gran escritor de ciencia ficción Arthur C. Clarke, cuya frase celebre más conocida es:
<<Toda tecnología lo suficientemente avanzada es indistinguible de la magia>>

Toda la demás historia del título del blog se puede intuir.
Dado el tema del blog, decidí que este título era el más apropiado, así pues el título "la ciencia de Clarke" memora a este gran escritor y su celebre frase.