为什么我们能造出莫比乌斯环?却无法造出克莱因瓶?
科学界的研究总是在刷新着人类的认知,近代的科学家们提出了维度空间的概念,以为人类生存在三维世界当中。https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-qvj2lq49k0/3ca3d2fc93b940e5a9b86ee2749ffa5b~tplv-tt-large.image?x-expires=1984397150&x-signature=ve2sL30viQ8Y%2FKYA96E2x8F2cO8%3D三维世界构想
比人类生存的维度更高的是四维,而先后发现的莫比乌斯环和克莱因瓶,似乎都证实了四维存在的真实性。
然而,人类只能制造出莫比乌斯环,却无法造出克莱因瓶,这是为何?
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神秘的莫比乌斯环
1858年,德国数学家莫比乌斯惊讶地发现,只要将一根纸条扭转180度,再将两端连接,就能得到一条神奇的带子,人们将它命名为莫比乌斯环。
莫比乌斯环将纸带原有的两个面变为了一个面,假如一个人站在巨大的莫比乌斯环上,那么这个人的视野当中的路程,将永远无法抵达尽头。
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行走在莫比乌斯环上,人们不必跨越纸条曲面的边缘。
自从莫比乌斯环出现之后,人们就将莫比乌斯环认作是无穷符号的代表。
工业当中也时常用到莫比乌斯环布局,来减少机器皮带的磨损。
莫比乌斯环也给艺术作品带去了巨大灵感,比如在荷兰的建造师就以莫比乌斯环为模子,建造了一个“莫比乌斯住宅”。
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在有关莫比乌斯环的汗青上,曾有一段有意思的趣闻,美国闻名物理学专家理查德·费曼在年前的时间非常喜好数学,于是就在女友眼前制作了一个莫比乌斯环的模子。
第二天费曼的女友将莫比乌斯环模子带到学校,当老师讲起哲学的时间说道:“凡事都有两面性,就像是任何物体都有两个面”。
效果费曼的女友就地就掏出了莫比乌斯环,这让老师瞬间变得尴尬无比。
有的人以为,人们生存的宇宙就是一条巨大的莫比乌斯环,因为人类永远也无法探知到宇宙的尽头。
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神奇的是,只要将莫比乌斯环旋转三圈半之后,就能得到一个三叶结。
三叶结是研究纽结理论的紧张例子,被广泛运用于物理学、几何学、化学当中。
更神奇的是,只要将两个莫比乌斯环唯一的面粘连起来,就能形成一个克莱因瓶。
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不外这种粘连只能在四维空间中才气实现,在三维空间当中,只能将莫比乌斯环撕裂来建造成一个外观模子,与真实的克莱因瓶相去甚远。
同样的道理,在四维空间当中,也可以将克莱因瓶分成两个莫比乌斯环,这种神奇的瓜代性子,使得科学界的理论相互接洽了起来。
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克莱因瓶是1882年,德国闻名几何学家克莱因发现的。
克莱因将克莱因瓶界说为,一个瓶颈与瓶子底部洞口相连的特殊布局,克莱因瓶与莫比乌斯环一样表面没有“终结”。
简单来说,就是一个与自己相交的瓶子模子。
克莱因瓶与人们认知的瓶子有着巨大差异,克莱因瓶没有表里之分,人们在足够大的克莱因瓶当中,可以直接从内通往外部,不用穿过克莱因瓶的表面。
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在拓扑学当中指出,克莱因瓶是一个不可定向的拓扑空间。
根据克莱因瓶的特性,当中的空间引导着进入到其中的物体举行循环,简单来说真正的克莱因瓶能够装下整个宇宙的水。
制造克莱因瓶有多难?
在三维空间当中,人们固然可以通过技术手段来制作出克莱因瓶的模子,这个模子只是一个概念性的东西,没有实际作用。
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要制作出真正的克莱因瓶,必须要在四维空间当中,对三维举行扭曲,才气得到。
举个大家可以明确的例子,比如想要制造出一个立体水杯,在人类生存的三维是相称简单的事情。
但是在二维当中,不可能存在空间高度,就像是一张只有宽度没有厚度的纸,假如人类(降维之后)生存在纸张上,无法造出立体物质。
这个时间,人类只能通过视觉上的立体图画来出现三维的容貌。
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三维世界的克莱因瓶就像是视觉上的立体图,本身并不是立体的,而是给予了人们一种更高纬度的感觉。
在此基础上,人类就不可能制造出克莱因瓶。
不停以来,克莱因瓶都只存在于人们的幻想当中,最开始的时间克莱因幻想着利用玻璃来制成克莱因瓶,颠末无数次的实验都未能成功。
此后,不断有科学家站出来,想要制造出一个真正的克莱因瓶,无一例外,都失败在了研究的路上。
从汗青角度来看,每一代的科学家都在反复验证,克莱因瓶在三维中存在的不可能性。
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四维与克莱因瓶
维度代表的是一种空间概念,在宇宙还未诞生的时间,科学家以为存在一个奇点,奇点并不存在维度,但是质量无穷大,在高温下发生爆炸,诞生了如今的宇宙。
从一维开始就比较好明确了,简答来说一维就是由无数点构成的线,这个线没有特定的方向,也没有宽度,对于一维存在的生物来说,一维生物只能在这条线上活动。
无所的一维线叠加起来,就成了二维,二维是一个具有长宽的平面,但是没有厚度,与一张无穷大的纸张类似。
科学家曾用最简单的说法来表明二维和三维的区别,在二维当中无法存在三条相互垂直的线条。
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因为三线垂直就涉及了空间,处于二维的生物只能构想出空间这样一个概念。
既然二维显得如此神奇,那么克莱因瓶投射到二维当中毕竟是什么样子的呢?
显然,在二维世界,克莱因瓶只能是一幅画,没有厚度,二维的生物乃至无法明确克莱因瓶毕竟有何意义。
三维空间就不再赘述了,想必大家都非常熟悉,克莱因瓶也出现出了立体的模子,资助三维生物更好地明确四维存在。
四维就是由无数的三维叠加而成,在四维的投影是三维,就像是人类生存的三维空间投影出现的是二维的样子。
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四维生物眼中的世界毕竟是怎样的,人类无法通过大脑想象出来,因为人们的大脑,人类的视网膜都是三维的产物,不可能用于想象四维空间。
就好像安卓的软件只适用于安卓手机,不可能按照苹果系统的软件,除非人类换上了四维眼睛和大脑。
那么,四维空间毕竟有何特点,才让克莱因瓶拥有如此神奇的能力?
之前有提到过,四维是无数空间的叠加,所谓的无数空间界说其实是有关时间的空间概念。
通俗来讲,就比如一个人上一秒的空间和下一秒所处空间叠加起来,秒只是一个例子,这种叠加形式准确的时间数值让人们难以估量,所以才会有空间无穷量的说法。
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这种性子也存在于克莱因瓶当中,同一条时间线无数空间的叠加,天然而然使得四维的空间无穷大,所以仅仅一个克莱因瓶就能装满三维空间的水,并不是夸张的说法。
这种时间上的空间叠加性,也让四维空间的时间具有可逆性,但是只能在同一个时间轴上逆转。
克莱因瓶不但能够装满三维空间的水,而且还能还原到装水的任意一个时间节点。
至于跟高维度的空间就出现了时间节点的分歧,无数的分歧使得高维度的生物能够在不同的时间轴之间肆意穿梭。
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人类对更高维度的空间认知少之又少,毕竟四维就已经足以桎梏人们的认知。
凭借人类目前的科技发展来看,或许在未来的某一天,真的能够揭开四维的神秘面纱。
免责声明:如果侵犯了您的权益,请联系光谷社区站长,我们会及时删除侵权内容,谢谢合作! 网上不是有克莱因瓶卖吗? 人造的莫比乌斯环不是真正的莫比乌斯环,因为不是二维了,变成了三维。真正的莫比乌斯环是二维平面的扭曲。 观音菩萨的瓶子就是克莱因瓶,无限装水 四维也好,十一维也罢,只是对数学有意义,对我们现实世界一点用都没有 线或面,有两种现象,一种是封闭的,中心是空的,另一种的开放的,无中心。因为有这两种现象,迷惑了数学家。 二维世界的蚂蚁无法想象三维世界的宽广,三维宇宙中的我们也无法突破认知的限制,就像我们能知道太阳内核里面发生了什么,却无法来个日核一日游 我们现在就在四维空间,维度是人定的 我画一个圆,你们在里面一直绕着圆转,也永远转不到尽头啊[酷拽] 转发了