Балерина имеет многомерные массивы, вы можете сделать
int[][] arr = [[1,2,3], [4,5,6]];
Подробнее о них можно прочитать здесь ссылка
Во втором примере кода у вас нет подмассива с индексом 3.
Вам нужно присвоить пустой массив индексу 3, а затем установить его 0-й элемент на 4.
arr[3] = [];
arr[3][0] = 4;
// or
arr[3] = [4];