차원(dimension)은 수학에서 공간 내에 있는 점 등의 위치를 나타내기 위해 필요한 축의 개수이다.
개요
3차원은 위치를 말하기 위해 필요한 세 가지인 가로, 세로, 높이이다. 1차원 공간은 직선이며, 이 직선상의 한 점의 위치는 기준점으로부터 x 하나로 효시할 수 있는데 이를 좌표라고 한다. 2차원 공간은 평면이며, 평면 위의 한 점의 위치는 (x. y)의 두 개의 실수로 표현할 수 있다. 3차원 공간은 우리가 일상적으로 경험하는 입체 공간이고 이 공간에서의 한 점의 위치는 (x, y, z)의 세 개의 실수로 표현할 수 있다. 4차원은 보통 상대성이론에 나오는 시공간(spacetime)을 일컫는다.[1] 일반적으로 하나의 공간 속에서 독립적으로 취할 수 있는 좌표축의 최대수가 그 공간의 차원을 나타낸다.
차원
차원이란 말은 원래 수학에서 유래되었는데, 수학에서 말하는 차원은 공간이나 도형이 넓어지는 정도를 나타내는 개념이다. 이런 의미의 차원의 개념은 기원전부터 있었다. 기하학의 시조라 불리는 고대 그리스 수학자인 유클리드는 자신이 저술한 기하학 원론에서 점, 선, 면, 입체의 정의를 내렸다. 점은 부분을 갖지 않는 것이고, 선이란 폭이 없는 길이이며, 면이란 길이와 폭만 가진 것이고, 입체란 길이와 폭과 높이를 가진 것이라고 했다. 프랑스의 철학자 데카르트는 차원은 한 점의 위치를 정하기 위해 필요한 수치의 개수라고 했다. 선 위의 한 점의 위치를 정할 때 기준점에서 거리에 해당하는 1개의 수가 필요하므로 곧 선은 1차원이다. 하지만 면에서 한 점의 위치를 정할 때 두 개의 수치가 필요하므로 면은 2차원인 것이다. 평면이 아닌 지구의 표면의 경우도 경도와 위도라는 2개의 수치로 위치를 특정할 수 있으므로 2차원이다. 하늘을 나는 비행기를 생각했을 때, 비행기의 위치는 위도와 경도를 포함해 높이의 정보가 필요하다. 즉, 위도, 경도, 높이라는 3개의 수치를 사용해야 비행기의 위치를 알 수 있다. 적절한 좌표를 설정해 기준을 잡으면 공간에 존재하는 모든 사물의 위치를 특정할 수 있으므로, 이런 점에서 볼 때 살고 있는 공간은 3차원이다.
차원에 따른 차이
1차원에는 길이라는 정보 외에는 다른 정보가 없다. 반면 2차원의 세계에는 삼각형이나 사각형, 원이나 타원 등 1차원에는 없는 다양한 형태가 등장한다. 각도나 회전이라는 말도 2차원에서 비로소 그 의미를 지닌다. 2차원의 세계에서 다양한 도형이 존재하는 것처럼 3차원의 세계에서는 다양한 입체가 존재하는 특징을 지니게 된다. 2차원에서는 입체라는 것을 상상할 수 가 없다. 2차원에 없는 3차춴만의 독특한 특징 중 하나는 도넛 모양과 같이 뚫린 구멍을 가진 입체를 가지는 것이다. 3차원이 가진 뚫린 구멍을 가질 수 있다는 특징은 우리 인간에게 매우 중요하다. 인간의 몸도 뚫린 구멍을 가진 입체이기 때문이다. 뚫린 구멍이란 입에서 항문으로 이어지는 소화관을 말한다. 2차원에서 몸을 관총하도록 구멍이 뚫려있다면 그것에 의해 몸 전체가 둘로 갈라져 살 수 없었을 것이다.
차원의 종류
수학에서의 차원
유클리드
물리학에서의 차원
끈이론
초끈이론
M이론
각주
참고자료
같이 보기
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