克莱因瓶为什么做不出 生存在3维空间的人类 为什么无法造出“克莱因瓶”

2019-06-24 - 克莱因瓶

?引言:有科学理论提出了宇宙最高有十一维度的观点,而人类只存在于三维空间,且对于高维度的空间可以说是一无所知。然而人类能够从数学的角度塑造出四维空间的物体,它就是克莱因瓶。但是科学家表示我们所看到的克莱因瓶并非真正的克莱因瓶,这是为什么呢?

克莱因瓶为什么做不出

众所周知,我们生存在具有长、宽、高三个维度的空间里,这就是三维空间,也被人类称为立体空间。在三维空间以下还有二维、一维和零维空间,以上也有四维甚至更高维度的空间。那么宇宙最多存在多少维度呢?

克莱因瓶为什么做不出

现代物理中有一种名为“弦理论”的物理理论,该理论认为宇宙中最高存在11维空间,其中10维是空间维度,1维是时间维度。对于人类来说,高于三维的空间还是一个充满未知的世界,也有不少科学家一直在研究这方面的问题。

克莱因瓶为什么做不出

从目前的研究结果来看,低维度的生物是无法跨越进入高维度空间,因为受到了空间的限制。但是人类在数学上创造性地发明了一种物体,它被认为是四维空间物体的典型代表,它就是克莱因瓶。

可能很多朋友都没有听过这种瓶子,如果上网搜这种瓶子的图片,甚至还有类似实物的图片出现。实际上科学家表示,这些仿真图并非真正意义上的克莱因瓶,真正的克莱因瓶尚且还处于模型中,人类无法在三维空间将它制造出来。

克莱因瓶为什么做不出

一位名为菲利克斯·克莱因的德国数学家在十八世纪末期就提出了这种四维物体的概念,并且将其命名为“克莱因瓶”。根据菲利克斯对于克莱因瓶最原始的定义,它是一种没有定向性的物体,换句话说就是瓶子并没有内外部之分。

而且如果有一只蚂蚁在克莱因瓶上行走的话,它并不需要穿越任何界面就能够将瓶子的所有表面都走一遍。这就是克莱因瓶的神奇之处,也是四维物体的神秘之处。

但是从网上的一些概念图来看,克莱因瓶的瓶口和瓶底是相连通的,看起来也没有内外部之分。但是科学家表示,这些概念图是四维物体在三维空间所表示出来的,它们在四维空间真正的模型不是这样子的。那么克莱因瓶在四维空间是什么样的呢?

这里可以拿一种著名的带子来说明一下,它就是麦比乌斯带。从图片上看麦比乌斯带是一条封闭的带子,如果右一个小人在带子的一个面上行走的话,当他完一圈之后会发现自己已经走过了带子的所有平面,而不是单纯只走了一个平面,这在数学上是一种十分有趣的拓扑图形。

科学家提出了克莱因瓶无法在三维世界展示的原因,因为它本是属于四维空间,所遵循的规则也是四维空间的,强行让它出现在三维空间是行不通的。即使能够让它出现在三维空间,也一定会破坏它的平面完整性,实际上它就已经变成了另一种物体,而不再是原来严格意义上的克莱因瓶。

一直以来人类想要寻找进入更高维度空间的入口,但从目前的研究情况来看仍然没有实质性的进展。或许未来人类能够在克莱因瓶身上找到关键的突破口,实现四维空间的跨越。你认为人类进入四维空间将会是怎样的呢?

结束语:今天就到这里了,成熟,不是心变老,而是繁华过后的淡定。人生如果树,在风雨中成长,在阳光下开花,繁花落尽,硕果累累。花季的烂漫,雨季的忧伤,随着年轮渐渐淡忘,沉淀于心的,一半是对美好的追求,一半是对残缺的接纳。曾经看不惯,受不了的,如今不过淡然一笑。成熟,不是看破,而是看淡望。评论点赞的您万事如意!

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克莱因瓶四维动态图克莱因瓶四维动态图 你知道克莱因瓶是什么吗 它竟不能装水

看了标题你会想,为什么瓶子不能装水呢?这么想的话你就大错特错了,因为克莱因瓶并不是你所认为的普普通通的那种瓶子,这和黄油猫悖论、上帝悖论以及乌鸦悖论有些相似,下面我们一起来看看克莱因瓶到底是什么。看看它有什么奥秘。

克莱因瓶怎么装水克莱因瓶怎么装水 克莱因瓶没有入口 也没有出口怎么装水进去

克莱因瓶是一个存在于四维空间中的神奇物体,就像彭罗斯楼梯一样,在我们现实生活中是不可能存在的。现实生活中买到的克莱因瓶也只是其本身在三维空间的投影而已,它的拓扑学定义它是一个连续曲面,如果剪开就是一个莫比乌斯带了。

克莱因瓶结构克莱因瓶结构 古怪的曲面——克莱因瓶

公元1882年,数学家菲利克斯克莱因提出了一种自我封闭且没有明显边界的模型“克莱因瓶”。克莱因瓶是一个没有边的曲面,像球面一样封闭,但它却只有一个面。在数学领域,克莱因瓶是指一种无定向性的平面,如二维平面一样没有“内部”和“外部”之分。

克莱因瓶和莫比乌斯环克莱因瓶和莫比乌斯环 莫比乌斯环带和克莱因瓶

拓扑学者已经创造出许多令人着迷的物体。莫比乌斯环带就是其中之一,它是由德国数学家奥古斯塔斯莫比乌斯(AugustusMoebius,17901868)设想出来的。上图反映的是一条纸带用胶水粘起来后变成了一个纸环。

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