Графическое представление (карта) нескольких пространственных измерений

Я хотел бы создать 3D-карту, которая может представлять вселенную с более чем 3 пространственными измерениями. Люди, использующие карту, обычно могут взаимодействовать только с 3 измерениями (и временем), но в моем мире у вселенной есть еще несколько измерений, между которыми мы можем путешествовать с помощью инопланетного артефакта. Это межпространственное путешествие позволяет совершать сверхсветовые путешествия, потому что другие измерения не соответствуют 1:1 обычным 3:

Существует несколько «наборов» других измерений, которые «формируются» по-разному, так что каждое из них имеет преимущества и недостатки (в основном расстояние и скорость времени) при использовании для перехода из А в Б. Это немного похоже на «гиперпространство», но части из этих дополнительных измерений «меньше», чем реальное пространство, а другие части могут быть больше. FTL работает, перепрыгивая космический корабль из реального пространства в один набор измерений, где расстояние между A и B короче, чем в реальном пространстве. Остальные измерения буквально меньше , чем реальное расстояние! Чтобы использовать пример резинового листа: реальное пространство представляет собой квадрат 25 м на 25 м, в то время как другой набор размеров составляет 5 м на 5 м, но растянут до 25x25. Путешествие из одного угла в другой в реальном пространстве было бы 25 2 + 25 2 но в другом (меньшем) наборе измерений это было бы 5 2 + 5 2 то есть: в 5 раз меньше. Однако другие измерения более сложны, чем это, и один набор измерений может быть меньше в одном месте и больше в другом, или время может течь с разной скоростью.

В частности, я хотел бы представить различные формы этих других пространств таким образом, чтобы средний человек (т. е. я/мои читатели) мог видеть путь, пересекающий эти измерения, без головной боли. Карта должна отображать только несколько (не определились, пока 5) наборов измерений, желательно одновременно.

Карта может быть трехмерной (возможно, голографической, но я предпочитаю то, что можно увидеть на экране), интерактивной (я все равно планирую сделать ее интерактивной) и/или красочной. У меня есть некоторые идеи, но я открыт для большего:

  • Карта может отображать реальное пространство с наложением цветных полупрозрачных пятен. В каплях есть сплошные (но изогнутые) линии, которые показывают, насколько пространство внутри каждой капли отличается от реального пространства. Как буквально резиновый лист.

  • Карта может отображать двухмерный срез каждого набора измерений, при этом разные измерения накладываются друг на друга. Линии внутри каждого листа показывают форму пространства в этом наборе измерений. Маркеры могут быть добавлены для отображения точек входа и выхода, а также для отображения относительного расстояния между точками.

Итак, мой вопрос: мои схемы «карты» в порядке? Есть ли лучший способ показать многомерное гиперпространство обычным людям?


Я не думаю, что это дубликат:

  1. Есть больше измерений, т.е.: сложнее.

  2. Существуют разные требования, моя карта может быть трехмерной и интерактивной, и мне нужно показывать разные данные.

  3. Я пытаюсь показать форму космоса, а не положение звезд. Звезды смехотворно тривиальны, если у вас есть 3 измерения для работы, в то время как форма пространства нетривиальна.

  4. Связанный вопрос вдохновил на этот вопрос, но он другой. Этот вопрос касается небесного движения, положения и т. д. в 2D и не связан с отображением формы пространства в 3D .

Обратите внимание, что я хотел бы сделать эту карту доступной для обычных людей через приложение WebGL или настольное приложение. Было бы неплохо, если бы карту можно было представить на 2D-экране, но это не обязательно.
Я бы сказал, что нет хорошего способа показать многомерное гиперпространство обычным людям.
@ArtOfCode Я думал об этом, но не был уверен. Пять измерений кажутся гораздо более сложными для представления, чем три.
Если вы показываете его на экране, это будет 2D-представление 3D-объекта, который сам является представлением 5D-объекта. У нас, людей, достаточно проблем с таким представлением 4D-объекта ( youtu.be/5xN4DxdiFrs ), не говоря уже о 5! Подозреваю, что в реальности этого добиться невозможно. Но пытаетесь ли вы добиться описания этого для истории или на самом деле делаете это по-настоящему?
@ArtOfCode Я не думаю, что это дубликат, а) больше размеров, б) разные требования, в) другая форма отображения, г) другая цель. Я хочу знать, как нанести на карту форму космоса, а не звезд. Звезды тривиальны в 3D, размеры менее тривиальны.
@MarvMills Это не 5D, а 5 наборов из 3 измерений. Это как иметь 5 параллельных вселенных «бок о бок», но они пусты и имеют разные формы, то есть: может быть, Балк или гиперпространство. Я хочу представить форму каждого набора из 3 размеров. и как они накладываются на реальное пространство. Также: да, я хочу сделать интерактивную карту, которая поможет мне писать.
Определенно не дубликат, поскольку в центре внимания другого вопроса находятся более низкие измерения. Этот вопрос касается отображения более высоких измерений И делает это таким образом, чтобы его мог понять человеческий разум.

Ответы (4)

Похоже на разные этажи дома. 2D-план этажа можно дополнить, перепрыгнув в «ту же» точку на другом этаже. Это приводит к тому, что 3-е измерение возникает в дискретных слоях.

Имея обычный план этажа, вы можете нарисовать поверх него сетку с другого этажа: линии сетки расположены неравномерно и волнообразно, но вы знаете, что они представляют собой равные расстояния на другом этаже. Таким образом, если вы обнаружите этаж, где линии отображаются далеко друг от друга на наложении в области, через которую вы проходите, вы знаете, что этот этаж предлагает более короткое расстояние для перемещения.

Чтобы визуализировать 3D-пространство, наложения должны быть проводами в 3D, все они визуализируются с использованием некоторой 3D-технологии, даже если это просто статический блок. В интерактивном режиме вы можете выбрать, какой самолет показывать.

Я думаю, что люди не будут использовать его для навигации. Компьютер может найти оптимальные пути, и торговые маршруты будут опубликованы. Трехмерное изображение, которое циклически повторяет несколько наборов наложений, может развлечь пассажиров или научить концепции.

Если я вас правильно понял, то, что вы имели в виду под «наборами измерений», — это наборы показателей в одном и том же пространстве. У вас есть одно дополнительное измерение для перемещения между трехмерными пространствами в любой точке.

Для отображения нескольких комплектов используйте провода разного цвета. Вы можете касаться элементов управления, чтобы выделить один из них, а остальные исчезнуть. Фильм, показывающий ваш курс, в котором подчеркиваются используемые метрики и отсчитывается расстояние, будет иметь смысл. Теперь вам нужно показать только используемую метрику для каждого сегмента путешествия, поэтому старая метрика исчезнет и немного перекроется с соседним патчем. Вы можете видеть, что, например, вы переключаетесь на желтый сейчас, потому что фиолетовый становится ближе друг к другу, а желтый - дальше друг от друга.

+1, мне нравится идея проводов/линий/сетки, чтобы показать пространство. Как вы говорите, фактическая навигация будет осуществляться компьютером. Карта предназначена для меня (и моих читателей и т. д.), поэтому я могу спланировать, по какому пути вымышленный компьютер пойдет моим персонажам.
Космос — это пустое пространство. Какой бы окольный путь ни выбрал ваш корабль, он будет (1) пустым и (2) в альтернативных пространствах, где могут существовать совершенно разные вещи. Карта помогла бы обеспечить взаимосогласованность времени полета, но бесполезно видеть, как оно изгибается в реальном пространстве. Если вы хотите, чтобы a-> b проходил рядом с c, определите это таким образом и нарисуйте сетки, чтобы это произошло. Вы можете придумать «быстрые» патчи, окруженные «медленными» патчами, чтобы проложить любой маршрут по вашему выбору.

То, что вы пытаетесь сделать, является основной проблемой топологии, поэтому я рекомендую искать там методы.

Я видел два основных подхода к решению этой проблемы:

  • Предоставляйте только «локальную» карту, которая является проекцией топологии на реальное пространство (проекция — это технический термин в изучении топологии). Вы можете посмотреть методы создания карт и разницу между различными проекциями, чтобы увидеть, как это может работать. Это было бы эффективно для «Я просто пытаюсь понять близлежащий пейзаж».
  • Сократите карту по принципу «что кого-то волнует?» Например, карта путешествий будет показывать только самые короткие расстояния между объектами, потому что зачем выбирать что-то еще? Рассмотрим разницу между проекцией Меркатора и проекцией «равной площади» для примера того, как это меняет ситуацию.

Кроме того, учтите, что хорошо известно, что люди могут визуализировать только 3 измерения. Выход за пределы этого ужасно сложен и обычно в значительной степени зависит от абстракции. Если у ваших людей есть шанс интуитивно постичь пространство более высокого измерения, вашим людям придется научиться чему-то настолько совершенно чуждому нам сегодня, что вы не сможете этого понять, не говоря уже о ваших читателях. Я бы либо придерживался интуиции в трех пространствах, либо давал персонажам достаточно «магических» навыков, чтобы читатель не возражал против того, что персонажи фундаментально понимают пространство лучше, чем они.

Наблюдения

  • Известно, что наша Вселенная (пока что) четырехмерна. Эта вселенная создает альтернативные «копии» с переменным пространством-временем, что означает, что эта вселенная имеет 5-7 измерений.

  • Измерения можно сгруппировать, независимо от их величины, в тривиально понятные наборы, взяв, например, первые три измерения и представив их в виде точки в большем пространстве.

Слои

  1. Четыре измерения легко представить с помощью «взвешенной» 3D-карты. Через заданные интервалы пространство отображается точками, размер которых представляет собой нормализованный вектор пространства-времени.

  2. Пятимерное пространство можно представить как «временную шкалу» четырехмерных взвешенных карт. Сверхсветовой двигатель может одновременно перемещаться только в соседние области.

  3. При группировке шесть измерений помечаются двумерным пространством, причем каждая точка в этом пространстве представляет собой четырехмерное пространство-время. Каждая точка ярче в зависимости от уровня пространственного сжатия положения корабля в этом измерении.

В конце концов мы попадем в тренд. Независимо от того, какой уровень измерений задан, мы пропустим отображение всех промежуточных измерений, пока не будут показаны 3 верхних с нанесенным на них курсом.

К сожалению, я не смог найти изображения, подходящие для иллюстрации, но мы говорим о теоретической физике.

Отказ от ответственности: этот ответ никоим образом не основан на опыте существования высших измерений.

Вы можете визуализировать шесть измерений как «x, y, z, импульс x, импульс y, импульс z». В основном разбивая ось времени на отдельные изменения.

Но я думаю, что главная проблема здесь в том, что ваши «дополнительные измерения» не работают так, как работают обычные пространства. Возьмем обычное трехмерное пространство с размерностями x, y, z. Вы можете отображать его в двух измерениях как плоскость x, y, плоскость x, z или плоскость y, z. Все эти самолеты имеют одинаковые свойства.