导语:超正方体又被称为正八胞体,是一种四维空间的凸正多胞体,相当于三维立方体的四维类比,拥有8个立方胞体,是一个4-4边形柱,可以和正十六胞体通过作垂线的方式相互转化,目前在三维空间中,还不能画出完整的四维胞体,但是能够画出施莱格尔和二维投影,来帮助我们更好的理解,下面就跟着探秘志小编一起来看看超正方体吧!

超正方体存在吗?

超正方体存在吗?超正方体怎么画(四维空间产物)

在负维空间中就曾提到,在数学的几何学中,有着拓扑空间的概念,其中点就是零维,线就是一维,而面就是二维,而体就是三维,四维则是由体组成的超立方体,可以说是三维人类无法想象的,严格的来说在我们的三维世界是不存在的,但是在数学中的四维空间是存在的。

超正方体存在吗?超正方体怎么画(四维空间产物)

超正方体其实就是凸正多胞体中的正八胞体,是四维空间中立方体的类比,4-4边形柱,有8个立方体胞。超立方体没有角度概念,但是任何一个顶点达到相邻顶点的距离都是相等的。这和正六百胞体十分相似。就像人们能从三维图形在二维的投影,想象出三维空间的形状一样,我们也可以通过四维方体在三维空间的投影,想象四维方体的具体外形。由此就延伸出了施莱格尔投影的概念。

超正方体怎么画(投影分类)

超正方体存在吗?超正方体怎么画(四维空间产物)

施莱格尔投影:其实就是四维图形在三维的投影,通过这一投影,就能看出超正方体有8个胞体,24个面,32条棱和16个顶点。四维方体并不好想象,所以你可以理解为三维物体是直接投影在视网膜上,但是四维物体是只能先投影成三维,在通过一次投影才能出现在视网膜上。

超正方体存在吗?超正方体怎么画(四维空间产物)

球极投影:就是将超立方体的每个表面都膨胀一定的时间,就得到了一个超球”,而球极投影就是我们置身于“超球”中所看到的景象。

超正方体存在吗?超正方体怎么画(四维空间产物)

二维线架正投影:这也是我们最容易画出来的一种超正方体投影,因为这是比三维还低的二维面上的超正方体的正投影,依照图上的相邻的两个角都是45度,一个点一个点的画,还是很简单的。

超正方体的展开图

超正方体存在吗?超正方体怎么画(四维空间产物)

如果还不好理解,我们可以像研究三维图形一样,做出超正方体的展开图,虽然看上去很困难,因为我们怎么也不能想象着八个立方体要这怎么转才能合成一个超正方体,这就好像二维不懂三维图形一样。

超正方体存在吗?超正方体怎么画(四维空间产物)

超正方体是正八胞体,所以与正十六胞体有着相互的联系,只要将正八胞体每个正方体的中心,作出所在正方体的正方形面垂线,就能得到一个正十六胞体。

结语:虽然超正方体对于三维空间的人很难理解,但是在数学中也是真实存在的,我们要向画出超正方体,只能通过投影的方式,才能在三维中呈现。

导语:光的干涉是1801年由英国物理学家托马斯·杨发现的,这一现象说明了当两道或者几道光线相遇叠加时会导致有一部分光线强,另一部分光线弱,从而形成分布稳定的相间条纹,这就是光的干涉,证明了光具有波动性。在生活中主要运用在平面测量领域和卫星导弹领域,其中最具代表性的就是迈克尔逊干涉仪和干涉滤光镜,下面就跟着探秘志小编一起来看看光的干涉是怎么形成的吧!

光的干涉是什么?

超正方体存在吗?超正方体怎么画(四维空间产物)

光是一种电磁波,所以光的干涉就是波动特有的特征,最先观察到这一现象的是英国物理学家托马斯·杨,在1801年的双缝实验中成功发现了,几道光波在空间中互相叠加时,会导致某些区域始终增强,某些区域始终减弱,就会出现强弱相间的分布规律。托马斯·杨还据此解释了薄膜干涉现象,也就是为什么薄膜会呈现彩色的原因。

超正方体存在吗?超正方体怎么画(四维空间产物)

而光的干涉现象,并不是任何光线都可以随意发生的,只有几道频率相同,振动方向一致,并且相位差恒定的光线才会出现光的干涉现象。物理学中还有一种叫做光的衍射现象,这一现象也是出现明暗相间的花纹,但是和光的干涉的等间距条纹不同的是,光的衍射会出现不等距条纹,这也是光的衍射和干涉在光谱上的区别。

光的干涉的分类

超正方体存在吗?超正方体怎么画(四维空间产物)

1. 双光波干涉:这是指两道光波所产生的干涉现象,双缝实验就属于这一类型,双光波干涉最大的特征就是不会呈现多光波干涉的细锐条纹,而是会做出正弦式变化。

超正方体存在吗?超正方体怎么画(四维空间产物)

2. 多光波干涉:即两个以上光波所出现的干涉现象,陆末-格克尔片干涉实验就属于此类,多光波干涉最大的特征就是光强面所产生的条纹十分细锐。

超正方体存在吗?超正方体怎么画(四维空间产物)

3. 偏振光的干涉:光的振动面只固定于某一个方向的光就被称为偏振光,而两道偏振光相互干涉所产生的明暗条纹现象,就是偏振光的干涉。

光的干涉在生活中的应用

超正方体存在吗?超正方体怎么画(四维空间产物)

光的干涉经常被用在检测加工工件实际与设计之间所产生的微小偏差,也就是检测平面是否平整,其中最具代表性的就是迈克尔逊干涉仪,比如要加工一个高精度的平面玻璃板,利用样板和待测件的表面接触,在之间形成一个空气薄膜,之后利用光的干涉,看到薄膜上是否会出现条纹弯曲的现象,通过条纹的变化就能看出待测表面是否偏离平面。

超正方体存在吗?超正方体怎么画(四维空间产物)

还有一种叫做干涉滤光镜的光学薄膜,在彩色电视机中就是利用干涉滤光镜分离出了不同的颜色,也经常被用于导弹制导系统和卫星传感器中,干涉滤光镜其实就是在一块平面玻璃的底部涂上半透明金属漆,在接着涂上氟化镁,在涂一层半透明金属。

结语:所以说任何科学现象只要好好利用,都能给人类带来巨大的便利,光的干涉不仅仅能被用来作为滤光镜,还为人们的测量科学提供了便利。