Trójwymiarowa przestrzeń materialnego świata

Trójwymiarowa przestrzeń jest geometrycznym modelem świata, w którym żyjemy. Trójwymiarowy, jest nazywany, ponieważ jego opis odpowiada trzem wektorom jednostkowym, mającemu kierunek długości, szerokości i wysokości. Postrzeganie przestrzeni trójwymiarowej rozwija się w bardzo wczesnym wieku i ma bezpośredni związek z koordynacją ruchów ludzkich. Głębokość jego postrzegania zależy od wizualnej zdolności do świadomości otaczającego go świata i zdolności do identyfikacji trzech wymiarów przy pomocy zmysłów.

Według geometrii analitycznej trójwymiarowa przestrzeń w każdym punkcie jest opisana przez trzy wielkości charakterystyczne, zwane współrzędnymi. Osie współrzędnych, usytuowane prostopadle do siebie, tworzą początek w punkcie przecięcia, który ma wartość zerową. Pozycja dowolnego punktu w przestrzeni jest określona w odniesieniu do trzech osi współrzędnych o różnej wartości liczbowej w każdym przedziale. Przestrzeń trójwymiarowa w każdym z jej poszczególnych punktów jest określona przez trzy liczby odpowiadające odległości od punktu odniesienia na każdej osi współrzędnych do punktu przecięcia z określoną płaszczyzną. Są takie układy współrzędnych, jak układy sferyczne i cylindryczne.

W algebrze liniowej pojęcie pomiaru trójwymiarowego opisuje koncepcja liniowej niezależności. Przestrzeń fizyczna jest trójwymiarowa, ponieważ wysokość dowolnego obiektu nie zależy od jego szerokości i długości. WyraŜona w języku algebry liniowej przestrzeń jest trójwymiarowa, poniewaŜ kaŜdy jej pojedynczy punkt moŜe być określony przez kombinację trzech wektorów, które są liniowo niezależne od siebie. W tym sformułowaniu koncepcja czasoprzestrzeni ma czterema wymiarowość, ponieważ położenie punktu w różnych przedziałach czasowych nie zależy od jego umiejscowienia w przestrzeni.

Niektóre właściwości, które mają trójwymiarową przestrzeń są bardzo różne od powierzchni przestrzeni w innym wymiarze. Na przykład węzeł przymocowany do liny znajduje się w przestrzeni o niższym wymiarze. Większość praw fizycznych jest powiązana z trójwymiarowym wymiarem przestrzeni, na przykład prawami odwrotnych kwadratów. Przestrzeń trójwymiarowa może zawierać przestrzenie dwuwymiarowe, jednowymiarowe i zero-wymiarowe, podczas gdy sama jest uważana za część modelu przestrzeni czterowymiarowej.

Izotropia przestrzeni jest jednym z jej kluczowych właściwości mechaniki klasycznej. Przestrzeń izotropowa nazywa się, ponieważ gdy ramka odniesienia jest obracana do dowolnego kąta, nie ma zmian w wynikach pomiaru. Prawo zachowania promienia pędu opiera się na izotropowych właściwościach przestrzeni. Oznacza to, że w przestrzeni wszystkie kierunki są równe i nie ma osobnego kierunku z definicją niezależnej osi symetrii. Izotropia ma takie same właściwości fizyczne we wszystkich możliwych kierunkach. Zatem izotropowa przestrzeń jest środowiskiem, którego właściwości fizyczne nie zależą od kierunku.