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為什么我們能造出莫比烏斯環(huán)?卻無法造出克萊因瓶?

要理解這個(gè)話題,我們得先理解一下關(guān)于空間的描述!要不然對(duì)于各種維度理解起來也許會(huì)有些障礙!

從9維到四維的空間描述,在三維以及之前都非常容易理解,因?yàn)槲覀兙驮谌S空間,但三維之上就有些摸不著頭腦了,因?yàn)闊o法直觀的看到,只能根據(jù)投影在然后在腦補(bǔ)出來,對(duì)于空間想象能力比較差的朋友可能就有些問題了!

一、莫比烏斯環(huán)是什么?

莫比烏斯環(huán)其實(shí)很簡(jiǎn)單,人人都能做,一張“二維平面”的紙條扭轉(zhuǎn)180°后與另一邊對(duì)接起來就成了一個(gè)莫比烏斯環(huán),這是1858年德國(guó)數(shù)學(xué)家莫比烏斯和約翰·李斯丁發(fā)現(xiàn)的!但種花家有個(gè)問題,為什么叫莫比烏斯環(huán)而不是叫約翰·李斯丁環(huán)呢?哪位留言回答下!

看起來平淡無奇的一個(gè)環(huán),但它有一個(gè)特性,就是不需要走回頭路,就能走完這個(gè)環(huán)的兩面,是不是很神奇?但這樣的特性在二維平面內(nèi)是無法完成的,只有扭曲二維面在三維空間內(nèi)對(duì)接完成,但這對(duì)于“二維世界文明”來說這是不可理解的,但這對(duì)于在三維空間中的我們來說,一點(diǎn)都不難理解,因?yàn)槲覀兡芸吹秸麄€(gè)過程!

二、克萊因瓶是什么?

克萊因瓶是德國(guó)幾何學(xué)大家菲立克斯·克萊因發(fā)現(xiàn)的,一個(gè)嵌套自身的連續(xù)拓?fù)淇臻g,它的表面沒有邊,不會(huì)終結(jié),也沒有內(nèi)外之分!我們可以制造出這樣的容器,也似乎看起來也不難理解!

玻璃制品,似乎制造也不麻煩,但很可惜無論我們?nèi)绾沃圃欤皇且粋€(gè)不可定向的克萊因拓?fù)淇臻g在三維中投影而已,也就是說我們制造的只是它在三維空間中的表現(xiàn)形式,而它真正的表現(xiàn)在三維中是無法描繪完全的!

就像一個(gè)球體穿過一個(gè)二維平面,在上面投影只有不斷變大小的圓面而已,根本不可能看到一個(gè)球體,克萊因瓶也一樣,它是一個(gè)四維超空間拓?fù)潴w,沒有更高維度的支持,我們對(duì)克萊因瓶的永遠(yuǎn)只能停留在想象階段!

但更有一個(gè)事實(shí)要提醒一下的是,克萊因瓶它并不是一個(gè)瓶子,而是一個(gè)四維超空間拓?fù)潴w,如果在三維世界中存在這樣一個(gè)超空間拓?fù)潴w,那么不小心誤入的話估計(jì)就得老死在里面了!

當(dāng)然無論是莫比烏斯環(huán)還是克萊因瓶,真正的表現(xiàn)方式都是空間,我們可以用“二維平面”來制造莫比烏斯環(huán),但卻無法用三維空間來制造,同理,我們能用三維投影方式制造克萊因瓶,卻無法用空間嵌套來制造克萊因瓶空間,所以這并不是我們無法制造,而是我們尚未觸及到四維空間這個(gè)層次,而且也無法彎曲空間!也許未來還有很長(zhǎng)的時(shí)間要摸索!

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