為什麼我們能造出莫比烏斯環,卻無法造出克萊因瓶?

2020-12-11 奇點使者

筆者-小文

科學家認為宇宙中一共有21個維度空間,而對於普通人而言,從三維到零維度空間已經足夠人類使用了,更高維度的空間,人類目前只能在電腦上進行模擬,誰也無法將其在現實中還原出來,而克萊因瓶就是一個很好的例子。

在網上看到的所有圖片中,克萊因瓶的形象就是首尾連接的玻璃瓶,只要有合適的工具,似乎誰都能將其還原出來,但有兩點需要注意的是,其一,克萊因瓶並不是真正意義上的瓶子,而是一個沒有定向的面,其二,克萊因瓶是四維空間的產物,三維世界的人類是不可能將其還原出來的。

從第零維度到第三維度,我們都可以想像出它的模樣,比如說第零維度就是一個點,很多人認為,宇宙大爆炸中的那個奇點,與第零維度的概念相符合。

仔細觀察我們可以發現,其實低維度空間都能從高維度中找到投影,就比如說第一維度空間,它的投影就是第零維度,無數的點連接在一起,形成了一條線,而以此類推的話,線與線的相連最後構成了平面,而平面的堆疊又成為了立體,也就是我們所在的三維空間。

根據投影的原理,那麼思維空間很有可能就是通過數個三維立體相連,或者相互包含在一起構成的。

但由於人類的思維受限於三維世界的影響,因此四維空間一直都只能是一種設想而已,但如果我們處於第五維空間或者更高的維度世界,就能輕易地還原出第四維度的模樣。

就比如說莫比烏斯,這是德國數學家莫比烏斯在1858年發現的,當時莫比烏斯通過將一張紙扭轉,並將其首尾粘合在一起得到了一個奇怪的構造。

該構造的神奇之處在於,一隻小蟲可以爬遍整個曲面而不必跨過它的邊緣,而這個構想也出現在了許多科幻電影當中,比如《復仇者聯盟》中,鋼鐵俠就利用了莫比烏斯環的原理完成了時空穿越。

而神奇的是,克萊因瓶通過對半切開以後,就是兩個莫比烏斯環,可惜的是,由於克萊因瓶始終是四維空間的產物,因此在三維世界是無法被還原出來的。

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  • 為什麼我們能造出莫比烏斯環,卻造不出克萊因瓶?
    要說到人類世界,我們看到的或許不一定是真實的,而且人類,地球,太陽系在整個宇宙空間當中都是特別渺小的!隨著科技的發展,人們對於宇宙的認知越來越多,那麼也就會有人提出這樣一個問題,為什麼我們能夠造出莫比烏斯環,卻不能造出克萊因瓶呢?
  • 莫比烏斯環和克萊因瓶,為何人類能輕易造出前者,後者不可以?
    莫比烏斯環和克萊因瓶,為何人類能輕易造出前者,後者不可以?人類是三維空間中的生物,普通的不能再普通了,因為我們對多維空間的理解大多停留在計算機模擬出的圖形中。認知有局限,無法破解其他維度的各種現象。就拿螞蟻來說,螞蟻是生活在二維空間中的生物,他們眼中的人類與我們眼中的螞蟻是截然不同的,不過螞蟻卻擁有非常難得的品性,它們極為團結。我們經常能看到成群結隊的螞蟻在搬弄食物,甚至還會去逗一逗它。雖然在人類眼中它渺小的不起眼,但螞蟻同樣也是自然界中的一員。二維空間和四維空間的差距甚大,人類能夠輕易製造出二維空間中的莫比烏斯環,卻無法造出克萊因瓶。
  • 我們能輕易造出莫比烏斯環,為何卻無法製造克萊因瓶?
    根據相關說法,莫比烏斯環是解釋二維世界存在的最佳工具,而著名的克萊因瓶則屬於四維空間。以至於有科學家表示,人類永遠都無法製造出真正的克萊因瓶。因此人們十分疑惑,如果說人類無法製造出克萊因瓶,為什麼網絡上仍然流傳著相關圖片呢?難道世界上不存在克萊因瓶的實物嗎?
  • 為什麼能夠造出莫比烏斯環,卻無法造出克萊因瓶?大神給出解答!
    其實儘管現在人類認為我們已經掌握了整個地球上將近10成的資源利用能力,但是實際在這個世界上依舊存在著不少科學謎團和未解之謎,其中有關於維度世界的討論是近些年來很多人都在熱議的話題之一,而有關於宇宙維度的劇情電影,也成為了漫威十幾年間能夠逐漸崛起的一個很關鍵願意
  • 著名的「克萊因瓶」有多詭異?為何科學家窮其一生也無法造出?
    著名的「克萊因瓶」有多詭異?為何科學家窮其一生也無法造出?說起維度這個詞,可能很多人還是一頭霧水,完全不知道維度是什麼。準確的說,這是自然界生物看待另一種事物的方式,可能人類對這些生物的世界還不夠了解。
  • 為什麼把整個大海的水都倒進去,也裝不滿克萊因瓶?
    在市場上,我們經常看到這樣的瓶子,它的名字叫克萊因瓶。但其實這並非是真正的克萊因瓶,在我們生活的世界裡永遠也不可能存在真正的克萊因瓶,因為克萊因瓶在現實生活中永遠也不可能被造出來。克萊因瓶在現實生活中是無法實現的,現在我們所看到的克萊因瓶其實都是假貨,你會發現我們看見的克萊因瓶必然跟自身相交,用數學的語言說,這樣得到的克萊因瓶在三維中的實現是克萊因瓶在三維空間中的浸入(immersion)。但事實上真正的克萊因瓶,它的瓶頸是通過第四維和瓶底相接的,並不需要穿過自身,並不會和自身相交。
  • 生存在3維空間的人類,為什麼無法造出「克萊因瓶」?
    然而人類能夠從數學的角度塑造出四維空間的物體,它就是克萊因瓶。但是科學家表示我們所看到的克萊因瓶並非真正的克萊因瓶,這是為什麼呢?眾所周知,我們生存在具有長、寬、高三個維度的空間裡,這就是三維空間,也被人類稱為立體空間。在三維空間以下還有二維、一維和零維空間,以上也有四維甚至更高維度的空間。那麼宇宙最多存在多少維度呢?
  • 有多少人真正的了解莫比烏斯環和克萊因瓶
    莫比烏斯環和克萊因瓶的關係莫比烏斯環是二維下的產物,如果一隻螞蟻在莫比烏斯環上爬行,它以為自己在二維平面上行走,實際上身處三維空間下才能看清楚莫比烏斯環。而克萊因瓶則是莫比烏斯環升維後的三維產物(依照莫比烏斯環,就有人覺得要到四維空間下才能看清楚莫比烏斯環)。所以他們表述的意思是當形成這種結構後,內即是外,外即是內。只有一個面。
  • 數學界的神奇定律,莫比烏斯環和克萊因瓶,理解宇宙幾維空間?
    數學中有一個分支叫拓撲學,專門研究幾何圖形,圖形連續變換形狀時有特徵規律,莫比烏斯環和克萊因瓶就是很有趣的例子,大家可以一起研究其中的奧秘。莫比烏斯環是一個拓撲學,就是幾何學模型,當時由德國數學家莫比烏斯和約翰李斯丁提出。為了方便理解應用,把一張紙塗成不同的顏色,將紙一端扭轉180度,再與另一端相連,就形成了一個橢圓,也就是莫比烏斯環。
  • 克萊因瓶是四維空間的莫比烏斯帶?科學家:有這種可能!
    克萊因瓶克萊因瓶是一個永遠無法裝滿水的瓶子,因為它並沒有瓶子的內外之分。而且最為重要的是,克萊因瓶只是一個概念,現實世界中並不存在,甚至這個瓶子還沒有足夠完善的理論支持!但這些並不妨礙這個瓶子成為科學家們的寵兒。
  • 克萊因瓶-一個永遠裝不滿水的瓶子
    克萊因瓶本質上是莫比烏斯環的高級版本,可以稱之為三維的莫比烏斯環。想要了解克萊因瓶,我們先看看莫比烏斯環:莫比烏斯環之所以具有如此神奇性質,關鍵就是利用第三個維度對紙面進行扭曲,如果沒有三維只有兩維,莫比烏斯環就不可能存在。現實中我們用一個紙帶,一端扭曲180°和另外一端連接就製作了一個莫比烏斯環。
  • 一個簡單的克萊因瓶,為什麼窮盡科技都造不出來?差了一維空間!
    在我們所在的三維空間中,有兩個不屬於三維的存在,一個就是前文所說的莫比烏斯環,另一個就是和莫比烏斯環齊名的克萊因瓶!克萊因瓶和莫比烏斯環到底有什麼區別?莫比烏斯環可以現場製作一個,一條紙帶一頭轉180度和另一頭粘接,然後就形成了一個莫比烏斯環,這是德國數學家、天文學家莫比烏斯和約翰·李斯丁在1858年獨立發現的。
  • 克萊因瓶為何如此神奇,專家表示可能是高維度空間產物
    因為它是1882年被數學家克萊因提出的,所以被叫做克萊因瓶。這個瓶子之所以水流不盡,也是因為它本身並沒有內外之分。那麼為什麼說是「提出」而不是「發明」呢?因為現階段我們根本沒有辦法做出這樣一個瓶子。那麼,問什麼我們做不出來呢?
  • 多維空間的妙趣——克萊因瓶和莫比烏斯環
    關於空間,除了我們生活的三維空間之外,還有零維、一維、二維以及理論上的四維空間和多維空間,在數學上我們還可以通過添加坐標的方式得到理論上無限多個維度。在空間的研究過程中,數學家和物理學家們提出過很多有趣的idea,例如莫比烏斯環和克萊因瓶。
  • 克萊因瓶,一個永遠也無法裝滿水的「瓶子」?
    大家好,我是小編蝦仔,克萊因瓶,一個永遠也無法裝滿水的「瓶子」?它究竟是什麼東西呢?下面讓我們就來了解一下這個神秘的克萊因瓶。 在數學領域中,克萊因瓶是指一種無定向性的平面,比如二維平面,就沒有「內部」和「外部」之分。在拓撲學中,它是一個不可定向的拓撲空間。
  • 克萊因瓶與莫比烏斯環有什麼聯繫?它們是破解宇宙邊界之謎的關鍵
    這個概念十分深奧,我們現有的科學技術無法解釋,因此人們才渴望早日揭開這個謎底。實際上,根據科學家們掌握的相關探索數據可知,138億年的宇宙一直在不斷膨脹,並且可視範圍達到了920億光年,完全超過了人們的想像,用無邊無際來形容也並不過分。
  • 「克萊因瓶」的原理是什麼為什麼那麼多人說克萊因瓶永遠裝不滿?
    克萊因瓶是由一名叫克萊因的數學家發現而命名的一個瓶子這個瓶子怎麼來的呢,相當於瓶子有一個洞,延長瓶子的頸部扭曲的進入瓶子內部,然後和底部洞相連,就形成了一個克萊因瓶,它有什麼特徵呢?在數學領域中,它是一種無定向性的平面,即沒有內部和外部之分,有人會說明明我看到的是一個瓶子怎麼是平面呢,其實表面上我們眼睛看起來它是一個像球一樣封閉的曲面,但它與球不同,一隻蜜蜂可以從其內部直接飛到外面來,而不用穿過其表面,這就說明它其實只有一個面,瓶子沒有內外之分.
  • 為什麼神奇的莫比烏斯環可以實現穿越時空?
    今天院長告訴大家克萊因瓶是可以裝滿的,在用實驗告訴你莫比烏斯環怎樣可以穿越時空,不只是時間,還有空間。那麼在講之前我們先介紹一下什麼叫做莫比烏斯環,然後在往後推什麼叫做克萊因瓶。   首先準備一條長方形紙條,然後旋轉180度,讓他首尾相接,這時候我們會發現,如果你沿著這個面走下去,他會無限制的循環,而且,他的正面和反面你都走過。而克萊因瓶是立體瓶子的內部,就是瓶子的外部,所以說,二者是有關聯的,那麼我們先講一下莫比烏斯環穿越時空的性質。時空就是時間和空間。先講時間,時間是一種哲學體系,它不是一個確定的科學。
  • 德國為什麼沒造出原子彈?原因非常搞笑,竟因數學題算錯了?
    不過結局我們都知道,美國先於德國造出原子彈,戰爭勝利的天平向盟軍傾斜。那麼德國為什麼沒造出原子彈呢?其中的原因非常搞笑,竟然是因為數學題算錯了。因為在海森堡團隊提交的清單中,造出一枚原子彈就要消耗數噸的鈾235。要知道鈾235非常珍貴,以德國的工業提煉水平能夠造出幾公斤的鈾235就已經非常吃力,更何況是好幾噸的鈾235呢?所以,德國的原子彈研製計劃一直停滯不前。