4次元とは何か？時間との違いや驚きの見え方を物理学から徹底解説

4次元とは何か？時間との違いや驚きの見え方を物理学から徹底解説の疑問点について、専門知識を基に徹底解説します。

「4次元物体を人間が見たらどう見えるのか？」という問いを理解するためには、イギリスの数学者エドウィン・アボットが1884年に著した小説『フラットランド（平面国）』の思考実験が最も直感的で分かりやすい手掛かりになります。

紙の上に暮らす「2次元の住人（平面人）」を想像してください。彼らには上下の概念がなく、前後左右の平面しか認識できません。そこに、上空から「3次元の球体」が紙を通過したとします。平面人の視点からは、空間に突然「小さな点」が現れ、それが次第に「大きな円」へと拡大し、再び縮小して最後は「消滅」したように知覚されます。平面人は球体の全体像を一度に見ることはできず、「2次元に切り取られた断面の変化」としてしか観測できないのです。

これをそのまま1次元繰り上げて考えます。もし私たちの住む3次元空間を「4次元の球体（超球）」が通過した場合、私たちの目には「何もない空間に突如として小さな球体が現れ、徐々に膨らんで巨大化し、やがて縮んで消え去る」という不可思議な現象として映ります。

また、博物館やCG映像でよく目にする「外側の立方体の中に内側の立方体があり、頂点同士が斜めの線で結ばれた回転する立体」は、4次元の超立方体そのものではありません。あれは、3次元の物体が地面に2次元の「影」を落とすのと同じように、「4次元の超立方体が3次元空間に落とした影（投影図）」を見ているに過ぎないのです。