"Мыслимые миры: четырехмерное пространство Минковского и живопись Дали"

Сотрудник НИФТИ ННГУ Анна Лазарева – о связи между физикой и искусством  на примере теории Леонарда Шлейна и будущих экспонатов Парка науки ННГУ

Текст, который помещен ниже, это часть главы «Сюрреализм / релятивистские искажения» книги Леонарда Шлейна «Искусство и физика»1. Леонард Шлейн – физик, который увлекся идеей поиска параллелей между концепциями физики и образами искусства. Автор попытался проиллюстрировать идеи (современной) физики, в первую очередь идеи о природе пространства, времени и света, с помощью образов современного искусства.
Отрывок из 16-й главы «Сюрреализм / релятивистские искажения» книги Леонарда Шлейна «Искусство и физика» (Leonard Shlain «Art & Physics: Parallel Visions in Space, Time, and Light»)
Эйнштейн создал специальную теорию относительности в 1905 году, и несколько лет спустя Минковский2 на ее основе развил представления о четырехмерном континууме.
Наш мозг привык иметь дело только с трехмерными объектами, и задача понимания этих теорий оказалась нетривиальной. Можно представить себе угол комнаты, где сходятся три вектора пространства, однако мы никак не сможем вообразить, где же тут может быть четвертый вектор. В трехмерной геометрии Евклида точка определяется как нечто, не имеющее измерений; линия существует в одном измерении – не имеет глубины и ширины, а только длину; плоскость существует в двух измерениях. Примером плоской фигуры является квадрат, у которого четыре стороны. Куб существует в трех измерениях и имеет шесть сторон.
Математики предположили, что четырехмерный куб, или гиперкуб, может состоять из восьми кубов, также как трехмерный – из шести квадратов. Можно смоделировать такой куб, используя детские кубики (рис. 1).
В картине «Распятие» (1954 г.) Дали воплощает эту сложную идею. На этой картине он с детальным реализмом нарисовал Христа, страдающего на кресте. Внимательное рассмотрение креста показывает, что его форма необычна. Крест и его части – кубы выступают вперед и назад в центре поперечины. Этот удивительный кубический крест, ранее не встречавшийся в искусстве, демонстрирует форму гиперкуба, хорошо знакомого математикам.
Гиперкубический крест парит над землей, на которой нарисована шахматная доска из черно-белых квадратов, уходящих к горизонту. Повторяющиеся ряды образуют простой крест, нарисованный на земле. Он представляет собой тень от гиперкуба, как если бы источник света светил точно сверху вниз. Рассматривая этот крест на земле и сравнивая его со сложным четырехмерным гиперкубом Дали, мы можем представить, что наш трехмерный мир есть не что иное, как тень четырехмерного мира.

(Пер. А. Рыбкина, ред. В. Чувильдеев)

1 Shlain L. Art & Physics: Parallel Visions in Space, Time, and Light. Полную версию книги можно найти здесь: http://www.artandphysics.com/
2 Герман Минковский – немецкий математик, разработавший геометрическую теорию чисел и геометрическую четырехмерную модель теории относительности.

Must read:
Эбботт Э. Э. Флатландия (Abbott E. A. Flatland: A Romance of Many Dimensions). О том, что бывает, если вы плоский и квадрат.
Гамов Г. Приключения Мистера Томпкинса. О том, что бывает, если вы оказались в пространстве, где один из законов физики действует нетрадиционным способом.


Must see:
«Звездные войны» (1977–1983) – о том, что бывает, если у вас проблемы с переходом в гиперпространство.
«Куб 2: Гиперкуб» (2002) – о том, что бывает, если вокруг вас теория относительности в действии.


Также почитать