Примечания корректора
Очевидные опечатки были исправлены без уведомления. Вся остальная орфография и пунктуация оставлены без изменений.
Обложка была подготовлена корректором и передана в общественное достояние.
THE FOURTH DIMENSION
НЕКОТОРЫЕ ОТЗЫВЫ ПРЕССЫ
«Г-н Ч. Г. Хинтон обсуждает тему высшей размерности пространства, стремясь избежать математических тонкостей и технических сложностей, чтобы его аргументацию могли проследить читатели, недостаточно сведущие в математике, чтобы следовать за этими процессами рассуждения». — Notts Guardian.
«Четвертое измерение — это предмет, который вызывает огромное восхищение у многих преподавателей, и хотя нельзя притворяться, что полностью постиг концепции и аргументы г-на Хинтона, все же следует признать, что он раскрывает эту неуловимую идею в весьма увлекательном свете. Помимо основного тезиса книги, многие главы представляют большой самостоятельный интерес. В целом, интересная, умная и оригинальная книга». — Dundee Courier.
«Книга будет весьма полезна для изучения людьми, которые любят упражнять свой ум на задачах абстрактного мышления». — Scotsman.
«Профессор Хинтон поступил правильно, предприняв попытку написать трактат умеренного объема, который был бы одновременно ясным по методу и свободным от школьных технических сложностей». — Pall Mall Gazette.
«Он сделал из этого очень интересную книгу». — Publishers’ Circular.
«Г-н Хинтон пытается объяснить теорию четвертого измерения так, чтобы обычный рассуждающий ум мог уловить, что имеют в виду под этим математики-метафизики. Если он не совсем преуспел, то не из-за отсутствия ясности с его стороны, а потому, что вся теория является таким абсолютным потрясением для всех наших предвзятых идей». — Bristol Times.
«Энтузиазм г-на Хинтона — лишь результат исчерпывающего исследования, которое позволило ему представить свой предмет читателю с гораздо большей ясностью, чем та, к которой он привык». — Pall Mall Gazette.
«Книга на всем своем протяжении представляет собой очень солидное рассуждение в области высшей математики». — Glasgow Herald.
«Тем, кто желает постичь смысл этого несколько сложного предмета, было бы полезно прочитать "Четвертое измерение". От читателя не требуется никаких математических знаний, и любой, кто не боится немного напрячь мышление, должен быть в состоянии проследить за аргументацией». — Light.
«Блестяще ясное изложение старой проблемы четвертого измерения. Все, кто интересуется этой темой, найдут работу не только увлекательной, но и понятной, поскольку она написана легкодоступным стилем. Иллюстрации делают текст еще более ясным, и в целом книга самым замечательным образом адаптирована к требованиям новичка или студента». — Two Worlds.
«Те, кто ищет умственной гимнастики, найдут изобилие упражнений в "Четвертом измерении" г-на Ч. Г. Хинтона». — Westminster Review.
Первое издание, апрель 1904 г.; второе издание, май 1906 г.
Views of the Tessaract.
ЧЕТВЕРТОЕ ИЗМЕРЕНИЕ
АВТОР:
Ч. ГОВАРД ХИНТОН, магистр искусств, АВТОР «НАУЧНЫХ РОМАНОВ», «НОВОЙ ЭРЫ МЫСЛИ» И Т. Д.
ЛОНДОН, SWAN SONNENSCHEIN & CO., LIMITED, 25 ХАЙ-СТРИТ, БЛУМСБЕРИ, 1906
ОТПЕЧАТАНО В HAZELL, WATSON AND VINEY, LD., ЛОНДОН И ЭЙЛСБЕРИ.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Я постарался представить тему высшей размерности пространства в ясной манере, лишенной математических тонкостей и технических сложностей. Чтобы привлечь интерес читателя, в первых главах я остановился на перспективе, которую открывает гипотеза о четвертом измерении, и рассмотрел множество связей, существующих между этой гипотезой и обычными темами наших размышлений.
Отсутствие математических знаний не станет помехой для читателя, поскольку я не использовал никаких математических процессов рассуждения. Я придерживаюсь того взгляда, что пространство, о котором мы обычно думаем, пространство реальных вещей (которое я назвал бы проницаемой материей), отличается от пространства, рассматриваемого математикой. Математика многое расскажет нам о пространстве, подобно тому как атомная теория многое расскажет нам о химических соединениях тел. Но, в конце концов, теория не является в точности эквивалентной предмету, в отношении которого она выдвигается. Поэтому со стороны наших обычных пространственных восприятий открывается возможность для простого, вполне рационального, механического и наблюдательного способа рассмотрения этого предмета высшего пространства, и этой возможностью я воспользовался.
Детали, приведенные в первых главах, особенно в главах VIII, IX, X, возможно, покажутся утомительными. Они не имеют существенного значения для основной линии аргументации, и если оставить их до прочтения глав XI и XII, то они послужат интересными и наглядными иллюстрациями свойств, обсуждаемых в последующих главах.
Я выражаю благодарность друзьям, которые помогали мне в проектировании и подготовке модификаций моих предыдущих моделей, и в немалой степени издателю этого тома, г-ну Зонненшайну, чьей уникальной оценке хода мыслей этого, как и моих предыдущих эссе, обязана их публикация. Предоставив цветную пластину в дополнение к другим иллюстрациям, он значительно повысил удобство для читателя.
Ч. Говард Хинтон.
CONTENTS
CHAP.
PAGE
I. Four-Dimensional Space 1
II. The Analogy of a Plane World 6
III. The Significance of a Four-Dimensional Existence 15
IV. The First Chapter in the History of Four Space 23
V. The Second Chapter in the History Of Four Space 41
Lobatchewsky, Bolyai, and Gauss
Metageometry
VI. The Higher World 61
VII. The Evidence for a Fourth Dimension 76
VIII. The Use of Four Dimensions in Thought 85
IX. Application to Kant’s Theory of Experience 107
X. A Four-Dimensional Figure 122
XI. Nomenclature and Analogies 136
XII. The Simplest Four-Dimensional Solid 157
XIII. Remarks on the Figures 178
XIV. A Recapitulation and Extension of the Physical Argument 203
APPENDIX I.—The Models 231
APPENDIX II.—A Language of Space 248
ЧЕТВЕРТОЕ ИЗМЕРЕНИЕ
ГЛАВА I. ЧЕТЫРЕХМЕРНОЕ ПРОСТРАНСТВО
Нет ничего более неопределенного и в то же время более реального, чем то, на что мы указываем, когда говорим о «высшем». В нашей социальной жизни мы видим это проявленным в большей сложности отношений. Но эта сложность — не все. В то же время существует контакт с чем-то более фундаментальным, более реальным, постижение этого.
С большим развитием человека приходит осознание чего-то большего, чем все формы, в которых оно проявляется. Появляется готовность отказаться от всего видимого и осязаемого ради тех принципов и ценностей, представлением которых являются видимое и осязаемое. Физическая жизнь цивилизованного человека и просто дикаря практически одинаковы, но цивилизованный человек обнаружил глубину в своем существовании, которая заставляет его чувствовать, что то, что кажется всем для дикаря, является лишь внешней стороной и принадлежностью его истинного бытия.
Итак, это высшее — как нам его постичь? Оно обычно охватывается нашими религиозными способностями, нашей идеализирующей тенденцией. Но высшее существование имеет две стороны. У него есть бытие, а также качества. И, пытаясь осознать его через наши эмоции, мы всегда принимаем субъективный взгляд. Наше внимание всегда приковано к тому, что мы чувствуем, что мы думаем. Есть ли какой-либо способ постижения высшего согласно чисто объективному методу естественной науки? Я думаю, что есть.
Платон в чудесной аллегории говорит о людях, живущих в таком состоянии, что они были практически низведены до положения обитателей мира теней. Они были скованы и воспринимали лишь тени самих себя и всех реальных объектов, проецируемые на стену, к которой были обращены их лица. Все движения для них были лишь движениями по поверхности, все формы — лишь формами очертаний без какой-либо субстанциональности.
Платон использует эту иллюстрацию, чтобы изобразить отношение между истинным бытием и иллюзиями чувственного мира. Он говорит, что подобно тому, как человек, освобожденный от своих цепей, мог бы узнать и обнаружить, что мир тверд и реален, и мог бы вернуться и рассказать своим скованным товарищам об этой большей высшей реальности, так и философ, который был освобожден, который погрузился в мысль об идеальном мире, в мир идей, более великих и более реальных, чем вещи чувств, может прийти и рассказать своим ближним о том, что более истинно, чем видимое солнце — более благородно, чем Афины, видимое государство.
Теперь я принимаю предложение Платона, но буквально, а не метафорически. Он воображает мир, который ниже этого мира, поскольку теневые фигуры и теневые движения являются его составляющими; и ему он противопоставляет реальный мир. Как реальный мир по отношению к этому теневому миру, так и высший мир по отношению к нашему миру. Я принимаю его аналогию. Как наш мир в трех измерениях по отношению к теневому или плоскому миру, так и высший мир по отношению к нашему трехмерному миру. То есть высший мир является четырехмерным; высшее бытие, поскольку его существование касается его качеств, должно быть найдено через концепцию актуального существования, пространственно более высокого, чем то, которое мы осознаем нашими чувствами.
Здесь вы заметите, что я неизбежно опускаю все то, что придает очарование и интерес сочинениям Платона. Все те концепции прекрасного и доброго, которые бессмертно живут на его страницах.
Все, что я сохраняю из его великой сокровищницы богатств, — это просто одна вещь: мир, пространственно более высокий, чем этот мир, мир, к которому можно приблизиться только через его камни и деревья, мир, который должен быть постигнут кропотливо, терпеливо, через его материальные вещи, его формы, его движения, его фигуры.
Мы должны научиться осознавать формы объектов в этом мире высшего человека; мы должны ознакомиться с движениями, которые объекты совершают в его мире, чтобы мы могли узнать что-то о его повседневном опыте, его мыслях о материальных объектах, его механизмах.
Средства для проведения этого исследования даны в самой концепции пространства.
Часто случается, что то, что мы считаем уникальным и не связанным, дает нам внутри себя те отношения, посредством которых мы способны увидеть его как связанное с другими, определяющее их и определяемое ими.
Так, на Земле дано явление веса, посредством которого Ньютон привел Землю в ее истинное отношение к Солнцу и другим планетам. Наш земной шар был определен по отношению к другим телам Солнечной системы посредством отношения, которое существовало на самой Земле.
И так само пространство несет в себе отношения, посредством которых мы можем определить его как связанное с другим пространством. Ибо внутри пространства даны концепции точки и линии, линии и плоскости, которые действительно включают в себя отношение пространства к высшему пространству.
Там, где заканчивается один отрезок прямой линии и начинается другой, находится точка, и сама прямая линия может быть порождена движением точки.
Одна часть плоскости ограничена от другой прямой линией, и сама плоскость может быть порождена прямой линией, движущейся в направлении, не содержащемся в ней самой.
Далее, две части твердого пространства ограничены друг относительно друга плоскостью; и плоскость, движущаяся в направлении, не содержащемся в ней самой, может порождать твердое пространство.
Таким образом, продолжая, мы можем сказать, что пространство — это то, что ограничивает две части высшего пространства друг от друга, и что наше пространство будет порождать высшее пространство, двигаясь в направлении, не содержащемся в нем самом.
Еще одно указание на природу четырехмерного пространства можно получить, рассмотрев проблему расположения объектов.
Если у меня есть ряд мечей различной степени яркости, я могу представить их в отношении этого качества точками, расположенными вдоль прямой линии.
Fig. 1.
Если я помещу меч в A, рис. 1, и буду рассматривать его как обладающий определенной яркостью, то другие мечи могут быть расположены в ряд вдоль линии, как в A, B, C и т. д., в соответствии с их степенями яркости.
Fig. 2.
Если теперь я приму во внимание другое качество, скажем, длину, их можно расположить на плоскости. Начиная от A, B, C, я могу найти точки для представления различных степеней длины вдоль таких линий, как AF, BD, CE, проведенных из A, B и C. Точки на этих линиях представляют различные степени длины при одной и той же степени яркости. Таким образом, вся плоскость занята точками, представляющими все мыслимые разновидности яркости и длины.
Fig. 3.
Вводя третье качество, скажем, остроту, я могу провести, как на рис. 3, любое количество вертикальных линий. Пусть расстояния вдоль этих вертикальных линий представляют степени остроты, таким образом, точки F и G будут представлять мечи определенных степеней трех упомянутых качеств, и все пространство послужит для представления всех мыслимых степеней этих трех качеств.
Если теперь я введу четвертое качество, такое как вес, и попытаюсь найти способ представить его, как я сделал с другими тремя качествами, я столкнусь с трудностью. Каждая точка в пространстве занята какой-то мыслимой комбинацией трех уже взятых качеств.
Чтобы представить четыре качества таким же образом, как я представил три, мне потребовалось бы еще одно измерение пространства.
Таким образом, мы можем указать природу четырехмерного пространства, сказав, что это своего рода пространство, которое дало бы позиции, представляющие четыре качества, так же как трехмерное пространство дает позиции, представляющие три качества.
ГЛАВА II. АНАЛОГИЯ ПЛОСКОГО МИРА
Рискуя некоторой многословностью, я подробно разберу опыт гипотетического существа, ограниченного движением на плоской поверхности. Поступая так, я получу аналогию, которая послужит в наших последующих исследованиях, потому что изменение в нашей концепции, которое мы делаем при переходе от форм и движений в двух измерениях к тем, что в трех, дает образец, по которому мы можем перейти еще дальше к концепции существования в четырехмерном пространстве.
Лист бумаги на гладком столе дает готовый образ двухмерного существования. Если мы предположим, что существо, представленное листом бумаги, не имеет знаний о толщине, на которую он выступает над поверхностью стола, очевидно, что он не может иметь знаний об объектах подобного описания, кроме как через контакт с их краями. Его тело и объекты в его мире имеют толщину, о которой, однако, он не имеет сознания. Поскольку направление, простирающееся вверх от стола, ему неизвестно, он будет думать об объектах своего мира как простирающихся только в двух измерениях. Фигуры для него полностью ограничены их линиями, точно так же, как твердые объекты для нас — их поверхностями. Он не может представить себе приближение к центру круга, кроме как прорвавшись через окружность, ибо окружность заключает центр в направлениях, в которых движение возможно для него. Плоская поверхность, по которой он скользит и с которой он всегда находится в контакте, будет ему неизвестна; нет никаких различий, по которым он мог бы распознать ее существование.
Но для целей нашей аналогии это представление является недостаточным.
Существо, описанное таким образом, не имеет ничего, от чего можно было бы оттолкнуться; поверхность, по которой он скользит, не дает средств, с помощью которых он мог бы двигаться в одном направлении, а не в другом. Помещенный на поверхность, по которой он свободно скользит, он находится в состоянии, аналогичном тому, в котором мы были бы, если бы мы были подвешены свободно в пространстве. Нет ничего, от чего он мог бы оттолкнуться в любом известном ему направлении.
Давайте поэтому изменим наше представление. Давайте предположим вертикальную плоскость, по которой скользят частицы тонкой материи, никогда не покидая поверхности. Пусть эти частицы обладают силой притяжения и сцепляются вместе в диск; этот диск будет представлять глобус плоского существа. Его нужно представлять как существующего на ободе.
Fig. 4.
Пусть 1 представляет этот вертикальный диск плоской материи, а 2 — плоское существо на нем, стоящее на его ободе, как мы стоим на поверхности нашей Земли. Направление силы притяжения его материи даст существу знание о верхе и низе, определяя для него одно направление в его плоском пространстве. Также, поскольку он может двигаться вдоль поверхности своей Земли, у него будет чувство направления, параллельного ее поверхности, которое мы можем назвать вперед и назад.
У него не будет чувства право и лево — то есть направления, которое мы распознаем как простирающееся из плоскости вправо и влево от нас.
Различие право и лево — это то, что мы должны предположить отсутствующим, чтобы спроецировать себя в состояние плоского существа.
Пусть читатель представит себя, глядя вдоль плоскости, рис. 4, все более отождествляющимся с тонким телом на ней, пока он наконец не посмотрит вдоль, параллельно поверхности плоской Земли, и вверх и вниз, теряя чувство направления, которое простирается вправо и влево. Это направление будет для него неизвестным измерением.
Наши пространственные концепции настолько тесно связаны с теми, которые мы выводим из существования гравитации, что трудно осознать состояние плоского существа, не представляя его в материальном окружении с определенным направлением верха и низа. Отсюда необходимость нашей несколько сложной схемы представления, от которой, когда ее смысл будет понят, можно отказаться в пользу более простой — тонкого объекта, скользящего по гладкой поверхности, которая лежит перед нами.
Очевидно, что мы должны предположить некоторые средства, с помощью которых плоское существо удерживается в контакте с поверхностью, по которой он скользит. Самое простое предположение, которое можно сделать, — это наличие поперечной гравитации, которая удерживает его на плоскости. Эту гравитацию нужно считать отличной от притяжения, осуществляемого его материей, и не воспринимаемой им.
На этой стадии нашего исследования я не хочу входить в вопрос о том, как плоское существо могло бы прийти к знанию о третьем измерении, а просто исследовать его плоское сознание.
Очевидно, что существование плоского существа должно быть очень ограниченным. Прямая линия, стоящая вертикально от поверхности его Земли, создает преграду для его прогресса. Объект, подобный колесу, которое вращается вокруг оси, был бы ему неизвестен, ибо нет мыслимого способа, которым он может добраться до центра, не пройдя через окружность. У него были бы вращающиеся диски, но он не мог бы добраться до их центра. Плоское существо может представить движение из любой одной точки своего пространства в любую другую посредством двух прямых линий, проведенных под прямым углом друг к другу.