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Osram

Alter Hase

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1

01.06.2004, 12:32

4(+) Dimensionen. Mathematische Vorstellung

Zitat


Wir haben im Physik LK mal drüber gesprochen.

Es ist auch nicht restlos geklärt was die vierte, vielleicht sogar fünfte Dimension eigentlich ist. Man nimmt an das die die Zeit ist, aus Forschungen von Albert Einstein (ich sag nur Atomuhr).


Nein, das ist inzwischen bewiesen. Bei der Berechnung von Satelliten Bahnen wird es sogar inzwischen technisch benuzt.

Kurz gesagt, x, y, z sind drei Komponenten eines Vektors und nicht drei Skalare, weil Sie "ineinander" transformieren. Man hat theoretisch und praktisch gezeigt, das auch die Zeit mit transformiert (Lorentztransformationen statt der früher benuzten Gallilei-Transformation). Wenn man ne Atomuhr in ein Flugzeug steckt, geht sie hinterher anders als eine die am Boden blieb.

Zitat


Es gibt dann noch ein weiteres Problem: Einsteins Forschungen haben ergeben, das Zeitreisen möglich sind! Man müsste dann "nur" schneller als das Licht sein. Und das ist nach unseren Kenntnissen heute nicht möglich.


Zeitreisen in die Zukunft sind möglich, siehe obige Atouhr. Jede Atlantiküberquehrung ist eine Zeitreise um Sekundenbruchteile in die Zukunft.

Zetireisen in die Vergangenheit sind nicht möglich. Tatsächlich sehen das viele (mich inklusive) als Grund, dass man nicht schneller als die Lichtgeschwindigkeit sein kann.

Zitat


Also ich für meine Dinge könnte das nicht, Körper in 4D oder gar in 5D darzustellen.


Es ist sehr einfach, einen "mathematischen" 4D Renderer zu schreiben und z.B. einen 4D Würfel auf dem Bildschirm zu haben und zu drehen um alle Achsen. Statt 3 auf 2 Dimensionen zu reduzieren werden halt 4 auf 2 reduziert. Ich habe von Leuten gehört, die das gemacht haben und nach einiger Zeit eine räumliche Vorstellung davon hatten.

Für die spezielle und allgemeine Relativitätstheorie gibt es auch Programme, die die Effekte visualisieren. Es soll auch einen Film geben, wie wäre unser Leben wenn die Lichtgeschwindigkeit 50 km/h wäre? Ich habe Ihn leider nie gesehen.

Für Laien sehen physikalische oder mathematische Formeln immer sehr leblos aus. Es dürfen in Ihnen ja keine Emotionen drin sein, da sie sonst nicht mehr objektiv sind. Aber Mathematiker und Physiker haben durchaus Emotionen und Vorstellungen davon. Dies ist wichtig um auf den richtigen Weg zu kommen und Ideen zu Beweisen zu bekommen.

Ich hatte mir als ein Fach für den Abschluss Funktionalanalysis ausgesucht. Ein geiles Fach ;D . Es geht da sehr viel um unendlich dimensionale Vektorräume, da die endlich dimensionalen die Mathematiker zu einfach sind :-D . Auch da brauchte ich eine Vorstellung, um die Hausaufgaben zu machen, die gelernten Sachen einzusortieren etc. Natürlich ist in so einem Extremfall das ziemlich eingeschränkt, ich konnte mir keine Körper mehr vorstellen, sondern nur einzelne Vektoren. Diese sind ja eine Folge von Zahlen. Insofern habe ich mir dann ein Art Balkendiagramm vorgestellt, jede Balkenhöhe ist eine Zahl. Und die Balken sind unendlich viele und verschwinden langsam im Nebel. Eine Krücke, aber besser als nichts :)
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koschka

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2

01.06.2004, 13:07

Hier erstmal der Thread auf den sich Osram bezieht:

Zitat

.... Aber Osram, das mit der 4D kannst du mir nicht so einfach erzählen.
Wir haben im Physik LK mal drüber gesprochen.

Es ist auch nicht restlos geklärt was die vierte, vielleicht sogar fünfte Dimension eigentlich ist. Man nimmt an das die die Zeit ist, aus Forschungen von Albert Einstein (ich sag nur Atomuhr).

Aber stell dir mal einen Körper vor, der nicht nur ein 3D Aussehen hat, sondern auch in der Zeit ausgerichtet ist. Das Problem daran ist, das die Koordinaten des Körpers vektorielle Größen sind. Die Zeit ist eine Skalare. Und wenn das so stimmen würde, ist es nicht möglich es in ein Koordinatensystem einzutragen.
Es gibt dann noch ein weiteres Problem: Einsteins Forschungen haben ergeben, das Zeitreisen möglich sind! Man müsste dann "nur" schneller als das Licht sein. Und das ist nach unseren Kenntnissen heute nicht möglich. Damit wäre die Zeit doch keine Skalare sondern eine vektorielle Größe, was den nun?

Also ich für meine Dinge könnte das nicht, Körper in 4D oder gar in 5D darzustellen. Es mag vielleicht, solche Menschen geben, aber ein "Standardmensch" vermag das meiner Meinung nach nicht. ....


Ja, es gab da ein paar missverständnisse erstmal. Also ich habe nicht behauptet das x, y, und z Skalare sind ;) Natürlich sind es vektorielle Größen, sie haben ja eine Richtung.

Um das mit den Skalaren noch mal aufzugreifen:
Wissenschaftler wie Newton (ich weiss immer noch nicht ob der es wirklich war) haben (glaub ich) gesagt das die Zeit eine Skalare sei.

Wissenschaftler der Moderne zum Beispiel Albert Einstein haben die allerdings wiederlegt. So sind Reisen wie oben schon gesagt in der Zeit möglich. Mir ist bekannt das man in die "Zukunft" reisen kann. Ich bezog mich in dem Thread mehr oder weniger auf die Vergangenheit. :). Damit müsste sie eine Vektorielle Größe sein.

Das mit dem Fach finde ich sehr interessant, obwohl ich noch nie etwas davon gehört habe.

Das einzige was mich irritiert sind die Würfel das verstehe ich nicht ganz. Ich denke jeder kann sich einen 3D Würfel denken. Wo bringst du jetzt die Zeit unter? die Länge ist auf der x Koordinate, die Höhe auf der y und die Tiefe auf der z Koorindate und wo ist die Zeit, das verstehe ich nicht.

Klaus

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3

01.06.2004, 13:29

Mein Mathelehrer meinte letztens, er könnte mir die dreidimensionale Abbildung (Projektion) eines vierdimensionalen Objekts zeigen - ich müsste ihm nur ein bisschen Knetmasse mitbringen. Leider hab ichs bisher immer vergessen, mitzunehmen xD
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Osram

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4

01.06.2004, 14:29

Kokoschka schrieb:

Zitat


Hier erstmal der Thread auf den sich Osram bezieht:


Stimmt, hätte ich zitieren sollen.

Zitat


Ja, es gab da ein paar missverständnisse erstmal. Also ich habe nicht behauptet das x, y, und z Skalare sind Natürlich sind es vektorielle Größen, sie haben ja eine Richtung.


Ich denke nicht, daß uns der Begriff "Richtung" im Zusammenhng mit der Relativitätstheorie weiterbringt.

Wie ich gesagt habe, der Grund, daß x, y, z Teile eines Vektors sind ist dass man sie durch eine Koordinaten Transformation ineinander überführen kann. Z.B. einer misst die Aufschlagstellen bei einem Weitwurf und legt ein x,y Koordinaten system fest mit urpsrung im Abwurf (und Koordinaten parallel zu dem Rand des Areals. Er misst (20,10) und (30,20). Am nächsten Tag sind die Stellen noch immer zu sehen und jemaqnd misst nach und legt auch den Koordinatenursprung in die Abwurfstelle. Er weiss aber nich wo x und y ist und macht ein koordinatensxstem um 90 Grad gedreht drauf. Er misst (10,-20) und (20,-30). Man kann also in einer koordinatentransformation x in y und umgekehrt "umwandeln". Man kann z.B. ein System so setzen, das die erste Stelle nur x oder nur y hat. Daher macht es in einer allgemeingültigen physikalischen Formel, die also nicht auf ein Koordinatensystem spezialisiert ist, "x" alleine irgenwo auftauchen zu lassen ohne y und z.

Das gleich gilt tatsächlich für x,y,z,t wie wir seit Einstein (tatsächlich sogar schon seit Lorentz kurz vorher) wissen.

Zitat


Das einzige was mich irritiert sind die Würfel das verstehe ich nicht ganz. Ich denke jeder kann sich einen 3D Würfel denken. Wo bringst du jetzt die Zeit unter? die Länge ist auf der x Koordinate, die Höhe auf der y und die Tiefe auf der z Koorindate und wo ist die Zeit, das verstehe ich nicht.


Ein Physiker würde sagen, auf "t". Wenn Du im Physikbuch Zeichnungen siehst sind die ja auch 2 Dimensional. Oft indem man ein 2D Experiment macht, z.B. ein Auto fährt in der Ebene, nur zwei Dimensionen sind wichtig. In der Relativitätstheorie gibt es etliche Experimente, in denen nur x und t wichtig ist, das kannst Du dann problemlos auftragen.

Vielleicht für Spiele Entwickler wichtiger:
Es gibt ja recht klare und 1000x benuzte regeln, etwas was dreidimensional als Daten im Computer ist, auf den 2D Bildschirm abzubilden. Diese Formel sind problemlos auf 4 oder mehr Dimensionen zu erweitern. Ich spreche hier von euklidscher Geometrie, also ist das nicht ganz genau auf die Relativitätstheorie anwendbar.

Wir brauchen also nur einen 4D Würfel im Computer zu haben, dann projezieren wir Ihn auf 2D und können im am Bildschirm darstellen. Einen Würfel in 3D bekommst Du z.B. indem Du alle Punkte mit
0 <= x <= 1
0 <= y <= 1
0 <= z <= 1

Hast. Da sich die Gerade Begrenzungsfläöchen in der Computergrafik aus den Eckpunkten automatisch ergeben, brauchst Du nur die Eckpunkte. Jeder Eckpunkt ist durch 3 Entscheidungen spezifiziert (x = 0 oder x = 1 etc), also gibt es 2 hoch 3 = 8 EP, z.B. (0,0,0), (0,0,1), (0,1,0) etc

0 <= a <= 1
0 <= b <= 1
0 <= c <= 1
0 <= d <= 1

Jeder Eckpunkt ist durch 4 Entscheidungen spezifiziert also 16 EP, z.B. (0,0,0,0), (0,0,0,1), (0,0,1,0) etc
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Osram

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5

01.06.2004, 14:32

Zitat


Mein Mathelehrer meinte letztens, er könnte mir die dreidimensionale Abbildung (Projektion) eines vierdimensionalen Objekts zeigen - ich müsste ihm nur ein bisschen Knetmasse mitbringen. Leider hab ichs bisher immer vergessen, mitzunehmen xD


Ja, da habe ich mal eine gesehen. Je nachdem, von wo Du projezierst (und wie) kommt natürlich was verschiedenes raus, so wie eine 2D Projektion eines 3D Würfels völlig verschieden aussehen kann.

Was ich gesehen hatte, sah aus wie zwei ineinander geschachtelte und verbundenen "normale" Würfel.
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koschka

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6

01.06.2004, 17:48

Vektorielle Größen, sind solche wie die Beschleunigung. Ein Auto kann negativ beschleunigen, es fährt rückwärts. Statische Größen wie zum Beispiel die -Leitung haben kein phsikalisch wichtiges Vorzeichen, das ist der hauptunterschied.

Ich merk schon du hast dich damit mehr beschäftigt als ich. Ich werd micht darüber noch mehr informieren, ich denke mal du hast Recht ;)

Osram

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7

01.06.2004, 18:37

Ein Auto kann physikalisch gesehen nicht nur nach vorne oder hinten beschleunigen, sondern auch zur Seite oder nach oben. Wenn Du ne Kurve fährst, dann wirst Du zur Seite gedrückt, weil physikalisch das Auto zur Seite beschleunigt. Bei den amerikanischen Hüpfautos }> kann man auch kurz nach oben beschleunigen. Es reicht aber auch, über einen Huppel zu fahren, um das Auto nach oben zu beschleunigen.

Bei der Stromstärke gibt man normalerweise nur den Absolutwert an, da die Richtung bzw. das Vorzeichen entweder sowieso klar ist oder es wird extra spezifiziert, z.B. durch "+" und "-" im Schaltplan. Es ist aber absolut sinnvoll, Strömen Vorzeichen zu geben. Z.B. Du hast eine Parallel Schaltung. Dabei spaltet sich das Kabel in zwei auf und vereinigt sich hinterher wieder zu einem. Dann ist der Strom in dem ersten Kabel Stück die Summe von den in den beiden parallelen. Und wenn die halt z.B. -1 A und +3 A sind, dann ist das Ergebniss +2 A.

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8

01.06.2004, 20:59

Wow, der Thred gefällt mir.

Ich habe mir da auch schon Gedanken darüber gemacht, die ich hier auch mal zum besten geben möcht ;). Vielleicht kann das helfen sich die 4. Dimension vorzustellen:

Eine 1D-Linie kann man in einer 2D-Welt krümmen.
Eine 2D-Fläche kann man in einer 3D-Welt krümmen.
Folglich kann man Ein 3D-Raum in einer 4D-Welt krümmen.

Wenn man eine 3D-Kugel durch eine 2D-Fläche bewegt sieht man einen Kreis der grösser und dann wieder kleiner wird.
Daraus könnte man schliessen das man, wenn man einen perfekt runden 4D-Körper durch den 3D-Raum bewegt, eine Kugel sieht die grösser und dann wieder kleiner wird.

Und nun der grosse Höhepunkt ;D :

Was ist der direkteste Weg zwischen Punkt A und B?

Eine Gerade?

Falsch! Man braucht nur den Raum zu krümmen damit A auf B fällt. (Siehe auch weiter oben: "Folglich kann man Ein 3D-Raum in einer 4D-Welt krümmen.")

Die vierte Dimension ist dann gefunden wenn man zwei Punkte im Raum aufeinander krümmen kann ;)
Nur Idioten halten Ordnung, ein Genie beherrscht das Chaos.[size=7]

[/size]HardFate - Ein Start, Ein Ziel, Viele Wege[size=7]

[/size]Ein Mitglied der VEGeiCoUndGraSonMaWiGeS Bewegung.

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9

01.06.2004, 22:47

Zitat von »"big_muff"«

....Und nun der grosse Höhepunkt ;D :

Was ist der direkteste Weg zwischen Punkt A und B?

Eine Gerade?

Falsch! Man braucht nur den Raum zu krümmen damit A auf B fällt.....



das gabs mal so einen film...
Event Horizon oder so ;D

koschka

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10

02.06.2004, 07:08

@Osram, ganau das sind vektorielle Größen. Also Größen die eine RICHTUNG haben, so zum Beispiel die Beschleunigung. wohin diese Richtung wirkt, ist dabei egal.

Das mit dem Strom stimmt auch, aber die Leistung (P von Power) ist eine Statische Größe. Eine negative Leistung ist physikalisch gesehen totaler Humbug. Das selbe galt damals auch für die Zeit, jetzt allerdings nicht mehr.

Das mit dem 4D mach Sinn, obwohl ich immern noch nciht weiss wo ihr dan das in ein Koordinatensystem unterbringen würdet. Aber vielleicht sollte man auch von diesem Modell hier nicht gebrauch machen.

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