File:Boerdijk-Coxeter Helix in the 16-Cell.webm

From testwiki
Jump to navigation Jump to search
    Original file (file size: 21.53 MB, MIME type: video/webm)

    This file is from Wikimedia Commons and may be used by other projects. The description on its file description page there is shown below.

    Summary

    Description
    English: This video shows a Boerdijk-Coxeter helix in the 16-cell – a twisted ring of eight regular tetrahedra, in which each tetrahedron has one face in common with the next. The eight vertices of the tetrahedra that make up the helical ring are all located on the surface of the 3-sphere, i.e., they all have a distance of 1 from the center of the 3-sphere (the origin of the euclidean 4D space). The tetrahedra are projected from 4D to 3D using a stereographic projection of the vertices. Stereographic projection was used to ensure that tetrahedra, which are disjoint in 4D, do not cross each other as a result of the projection. Because of the projection, the tetrahedra are severely distorted and do not appear to be regular, even tough in 4D they are. The helical ring rotates throughout the video to show its geometry more clearly. Initially, the tetrahedra are visualized by their faces. After one revolution, the edges of the tetrahedra are faded in. One set of edges is colored cyan. This set of edges forms a helical polygon: a Petrie polygon of the 16-cell. It connects all eight vertices cyclically. Each tetrahedron contains exactly three edges of the Petrie polygon. The cyan helix winds around the Boerdijk-Coxeter ring exactly three times. In addition, two sets of edges each are colored magenta. They connect vertices to each other in steps of two vertices, i.e., they skip every second vertex of the Petrie polygon. Each magenta helix winds around the Boerdijk-Coxeter ring exactly once. The two magenta helices are intertwined: they form a Hopf link. Finally, one set of edges is colored orange. The edges connect vertices to each other in steps of three vertices, i.e., it skips every second and third vertex of the Petrie polygon. The orange helix winds around the Boerdijk-Coxeter ring exactly once and forms a second Petrie polygon of the 16-cell. The three types of helical polygons form the complete set of edges of the tetrahedra. After they have been faded in, the tetrahedra are faded out. Since it is hard to see how the tetrahedra that make up the Boerdijk-Coxeter helix are connected to each other, for the next two revolutions, they are shown individually in the order in which the appear in the helix. In the final revolution, the Boerdijk-Coxeter ring is visualized only by the three types of helical polygons. This video was created based on:
    • H. S. M. Coxeter: Regular Polytopes, 3rd edition, Dover Publications, New York, 1973, pp. 245,
    • H. S. M. Coxeter: The Simplicial Helix and the Equation tan⁡nθ=ntan⁡θ, Canadian Mathematical Bulletin, 28(4):385–393, 1985, p. 386.
    Deutsch: Dieses Video zeigt eine Boerdijk-Coxeter-Helix im 16-Zell – einen verdrillten Ring aus acht regelmäßigen Tetraedern, in dem jedes Tetraeder eine Fläche mit dem nächsten teilt. Die acht Ecken der Tetraeder, aus denen der schraubenförmige Ring besteht, liegen alle auf der Oberfläche der 3-Spähre, d. h. sie haben alle einen Abstand von 1 vom Mittelpunkt der 3-Sphäre (dem Ursprung des euklidischen 4D-Raums). Die Tetraeder werden durch eine stereografische Projektion vom 4D-Raum in den 3D-Raum projiziert. Die stereografische Projektion wurde verwendet um sicherzustellen, dass die Tetraeder, die im 4D disjunkt sind, sich nicht gegenseitig aufgrund der Projektion durchdringen. Aufgrund der Projektion erscheinen die Tetraeder deutlich verzerrt und nicht mehr als regelmäßig, obwohl sie das im 4D-Raum sind. Der schraubenförmige Ring rotiert während des gesamten Videos, um seine Geometrie besser zu veranschaulichen. Am Anfang des Videos werden die Tetraeder durch ihre Flächen visualisiert. Nach einer Umdrehung werden die Kanten der Tetraeder langsam eingeblendet. Ein Satz an Kanten ist cyan eingefärbt. Dieser Satz an Kanten bildet ein schraubenförmiges Polygon: ein Petrie-Polygon des 16-Zells. Es verbindet alle acht Ecken zyklisch miteinander. Jedes Tetraeder enthält genau drei Kanten des Petrie-Polygons. Die cyanfarbene Helix windet sich genau dreimal um den Boerdijk-Coxeter-Ring. Zusätzlich werden noch zwei Sätze an Kanten magenta eingefärbt. Sie verbinden Ecken in Schritten von zwei Ecken miteinander, d. h. sie überspringen jede zweite Ecke des Petrie-Polygons. Jede magentafarbene Helix windet sich genau einmal um den Boerdijk-Coxeter-Ring. Die beiden magentafarbenen Helices sind miteinander verschlungen: sie stellen eine Hopf-Verschlingung dar. Schließlich wird noch ein Satz an Kanten orange eingefärbt. Die Kanten verbinden Ecken in Schritten von drei Ecken miteinander, d. h. sie überspringen jede zweite und dritte Ecke des Petrie-Polygons. Die orangefarbene Helix windet sich genau einmal um den Boerdijk-Coxeter-Ring und bildet ein zweites Petrie-Polygon des 16-Zells. Die drei Arten von schraubenförmigen Polygonen stellen die Gesamtheit der Kanten der Tetraeder dar. Nachdem sie eingeblendet wurden, werden die Tetraeder langsam ausgeblendet. Da es schwierig zu sehen ist, wie die Tetraeder, die die Boerdijk-Coxeter-Helix formen, miteinander verbunden sind, werden sie in den nächsten zwei Umdrehungen einzeln nacheinander in der Reihenfolge, in der sie in der Helix auftreten, angezeigt. In der letzten Umdrehung wird der Boerdijk-Coxeter-Ring nur noch durch die drei Arten von schraubenförmigen Polygonen visualisiert. Dieses Video wurde erstellt basierend auf:
    • H. S. M. Coxeter: Regular Polytopes, 3rd edition, Dover Publications, New York, 1973, S. 245,
    • H. S. M. Coxeter: The Simplicial Helix and the Equation tan⁡nθ=ntan⁡θ, Canadian Mathematical Bulletin, 28(4):385–393, 1985, S. 386.
    Date
    Source Own work
    Author Carsten Steger

    Licensing

    I, the copyright holder of this work, hereby publish it under the following license:
    w:en:Creative Commons
    attribution share alike
    This file is licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International license.
    You are free:
    • to share – to copy, distribute and transmit the work
    • to remix – to adapt the work
    Under the following conditions:
    • attribution – You must give appropriate credit, provide a link to the license, and indicate if changes were made. You may do so in any reasonable manner, but not in any way that suggests the licensor endorses you or your use.
    • share alike – If you remix, transform, or build upon the material, you must distribute your contributions under the same or compatible license as the original.

    Captions

    A Boerdijk-Coxeter helix in the 16-cell

    Items portrayed in this file

    depicts

    24 May 2025

    22,579,347 byte

    72.033 second

    900 pixel

    1,000 pixel

    video/webm

    ec41f3bc0e9cda2389541858cd3ef9cb0da56ac8

    File history

    Click on a date/time to view the file as it appeared at that time.

    Date/TimeDimensionsUserComment
    current17:24, 26 May 2025 (21.53 MB)wikimediacommons>Carsten StegerDisplay the tetrahedra that make up the Boerdijk-Coxeterh helix in a slightly different order.

    There are no pages that use this file.