חלל תלת-ממדי של עולם החומר
שטח תלת מימדי הוא גיאומטרימודל של העולם שבו אנו חיים. תלת מימדי, זה נקרא בגלל התיאור שלה תואמת שלושה וקטורים יחידה, בעל כיוון אורך, רוחב וגובה. התפיסה של מרחב תלת מימדי מתפתחת בגיל צעיר מאוד ויש לה קשר ישיר לתיאום תנועות האדם. עומק התפיסה שלו תלוי ביכולת החזותית של המודעות של העולם הסובב אותו ואת היכולת לזהות שלושה ממדים בעזרת החושים.
על פי גיאומטריה אנליטית, תלת ממדיהמרחב בכל אחת מנקודותיו מתואר על ידי שלושה כמויות המאפיינים, הנקראים קואורדינטות. הצירים של הקואורדינטות, הממוקמים בניצב זה לזה, יוצרים את המקור בנקודת הצומת, שיש לה ערך אפס. המיקום של כל נקודה בחלל נקבע ביחס לשלושה צירים של קואורדינטות בעלות ערך מספרי שונה בכל פרק זמן נתון. שטח תלת מימדי בכל אחת מנקודות האינדיבידואליות שלו נקבע על ידי שלושה מספרים המתאימים למרחק מנקודת הייחוס על כל ציר של קואורדינטות עד לנקודת החיתוך עם המטוס הנתון. יש גם תוכניות קואורדינטות כמו מערכות כדוריות וגליליות.
באלגברה ליניארית הרעיון של מדידה תלת מימדיתמתואר באמצעות המושג של עצמאות ליניארית. המרחב הפיזי הוא תלת מימדי, מכיוון שגובהו של כל אובייקט אינו תלוי ברוחבו ובאורכו. המבטא בשפה של אלגברה ליניארית, המרחב הוא תלת מימדי, כי כל אחד נקודות הפרט שלו ניתן לקבוע על ידי שילוב של שלושה וקטורים שאינם עצמאית ליניארית אחד מהשני. בניסוח זה, למושג מרחב-זמן יש משמעות ארבעת-ממדית, מכיוון שמיקום הנקודה במרווחי זמן שונים אינו תלוי במיקומו בחלל.
כמה מאפיינים שיש להם תלת מימדיהחלל, שונים מאוד מתכונות החללים בממד אחר. לדוגמה, קשר קשור בחבל נמצא בחלל של מימדיות נמוכה יותר. רוב החוקים הפיזיים קשורים לממד התלת-מימדי של המרחב, למשל, חוקי הריבועים ההפוכים. חלל תלת-ממדי יכול להכיל שני ממדים, חד-מימדי וחלל אפס-ממדי, בעוד שהוא עצמו נחשב לחלק מהמודל של המרחב התלת-ממדי.
האיזוטרופיה של החלל היא אחתתכונות מפתח במכניקה הקלאסית. חלל איזוטרופי נקרא מכיוון שכאשר מסגרת ההתייחסות מסובבת לכל זווית שרירותית, לא חל שינוי בתוצאות המדידה. חוק שימור התנע הזוויתי מבוסס על המאפיינים האיזוטרופיים של החלל. כלומר, בחלל כל הכיוונים שווים ואין כיוון נפרד עם ההגדרה של ציר סימטריה עצמאי. לאיזוטרופיה יש אותם מאפיינים פיזיים בכל הכיוונים האפשריים. לפיכך, מרחב איזוטרופי הוא מדיום אשר תכונותיו הפיזיות אינן תלויות בכיוון.
