克萊因瓶有多神秘?四大洋倒進去也裝不滿,它是四維空間的鑰匙!

2021-02-08 一葉史

在現實生活中,不管一個瓶子有多大,只要人們不斷往瓶子裡倒水,瓶子就會被裝滿,但這種情況只適用於三維空間。

在四維空間中,有一個叫做「克萊因瓶」的神奇瓶子。不要說裝滿水,哪怕四大洋灌進去,也不可能是滿滿的。

霍金一直強調人類是四維空間的產物。人類之所以不能感知四維空間,是因為人類的思維方式長期受到三維空間的限制。

為了解釋四維空間的存在,霍金曾經向世人展示了一個簡單的例子。當一輛車停在一個地方,它是在零維空間,它就是一個「點」。

而當汽車在一個固定的方向上移動時,它處於第一維度。如果汽車左轉或右轉,它是在第二維度。

人們習慣性地認為人類和地球上的所有生物都生活在三維空間中。如果我們用一輛車來比喻。

這輛車相當於在上坡的過程中轉彎。如果我們加上時間,它就構成了所謂的四維空間。

但直到現在,科學家們還沒有找到任何證據證明四維空間的直接存在。而克萊恩瓶概念出現後,人們的觀念發生了很大的變化。有學者認為,克萊因瓶是幫助人類尋找四維空間的「鑰匙」。

在數學領域,克萊因瓶指的是一個無向平面,如二維空間中的平面,它沒有內部和外部的區別。這個概念是由德國數學家菲利克斯·克萊因提出的。

1882年,數學家克萊因以自己的名字命名了一個神秘的「瓶子」。這是一個像球面那樣封閉的曲面,但只有一個面,而且,克萊因瓶的構造也非常簡單。

瓶子底部有個洞。現在我們只需要把瓶頸伸出來,讓瓶頸穿過瓶子的任何位置,最後把它和瓶底的孔連接起來,一個神秘的克萊因瓶就完成了。

而如果說克萊因瓶子沒見過,那就看看另一個與它很相似的事物:莫比烏斯帶。說到莫比烏斯帶,假設你在莫比烏斯帶上跑步,是永遠跑不到盡頭的。莫比烏斯帶的原理與克萊因瓶子差不多,拿一張白的長紙條,把一面塗成黑色,然後把其中一端扭轉180°,就成為一個莫比烏斯帶。

甚至,人們可以發現,只需將兩個莫比烏斯帶連接,就可以得到一個完整的克萊因瓶了。

但在現實中,製作克萊因瓶是非常困難的。人們只能通過計算機還原克萊因瓶的模型。因此,對於目前的科研人員來說,克萊因瓶始終都是四維空間的產物。

然而,如何開發和利用克萊因瓶這把鑰匙打開四維空間的大門,科學家們仍在努力。既然有些人可以無意識地進入四維空間,那麼就肯定有辦法人為地有意識地進入四維空間,對人類來說,進入四維空間只是時間問題。

所以我們只能無限地想像它存在的可能性,但劉慈欣《三體》中的說法令很多人認同。

劉慈欣的成名小說《三體》,當中有一個涉及4維空間的劇情,說,這時候進入者在四維空間裡發現三維空間的一切事物變換都在他們眼裡,猶如"天眼"一般,能看到千萬事。

在了解了四維空間的情況後,入侵者進行了深入思考,試圖找到一條拯救人類的途徑。最後,他們意識到四維空間中的高智能生物屬於矽基生命。最後,他們找到了摧毀四維空間的方法,成功地回到了自己的三維世界。

在國外的一部科幻電影《星際穿越》中,我們也看到了它對高維空間的理解,並通過電影手法表現出來,讓觀眾感受到高緯度空間的存在更加立體。

劉慈欣還認為,在進入四維空間之後,我們將掌握時間,因此壽命的長短將掌握在我們自己手中,數千年來多少帝王企望的長生不老或將實現。

當然,目前這些都只是猜想,但不能否認的是,劉慈欣所寫的《三體》絕對是科幻界的裡程碑之作,它不僅僅是一本精彩的小說,同時也具備著很高的現實意義和參考價值。

正是這些顛覆的新概念,挑戰人類想像力極限的思想實驗,《三體》的鐵桿粉絲中不僅有雷軍,還有馬雲、馬化騰,甚至曾經的美國總統歐巴馬。

歐巴馬尤其喜歡劉慈欣的《三體》。曾在讀完第二部《三體》後,讓白宮工作人員發郵件給劉慈欣催更,喜劇的是劉慈欣以為是有人搗蛋,把郵件當作垃圾屏蔽了,直到後來白宮通過官方渠道聯繫上他,他才知道真的是白宮發來的郵件。

歐巴馬不僅催更,當他以私人名義來訪中國的時候,別人都是給單價30萬的錢求能與他合影,他卻點名要見劉慈欣。

《三體》不僅科幻方面的概念設計做得好,人文哲學的思考也貫穿其中,小說中很多經典的話,初讀時簡直是振聾發聵:

失去人性,失去很多,失去獸性,失去一切。

給歲月以文明,而不是給文明歲月,給時光以生命,而不是給生命以時光。

弱小和無知,不是生存的障礙,傲慢才是。

《三體》一共有三部,《地球往事》、《黑暗森林》、《死神永生》,筆者最愛第二部與第三部,初讀時簡直興奮到停不下來。即使晚上睡覺時,滿腦子也都是宏偉飄渺的宇宙,新奇的科幻概念,巧妙的故事構思。

最讓筆者震驚的是第三部中,被三體人截獲後「復活」的雲天明,寫給人類的3個童話故事。

童話裡藏著地球文明獲救的方法,但初讀第一遍不到結尾你根本不知道答案是什麼。最後跟著作者的筆伐,一點點解開謎底的時候,有種看偵探小說爽到爆的感覺。

但凡看過這三個故事的人,沒有不佩服劉慈欣的。

日本文化界世界頂級遊戲製作人,讀完《三體》後,不吝言詞的稱讚它為「超級不可能」小說:

在普遍性、娛樂性、文學性這『三體』重力絕妙平衡的拉格朗日點上誕生的、奇蹟性的『超級不可能科幻小說』!

在這裡,我特別推薦還沒讀過《三體》的朋友,一定要看一看這本書。看完《三體》,你的整個思維層次,會得到質的提升,你會深刻領悟到,人需要有更大的格局,方能在現實社會應對自如。

讀《三體》不只是會讓你感受到酣暢淋漓的快感,更多的是它會顛覆你的認知,直接拉高你對一些問題的思考高度。讓人看了能夠有更透徹的全新領悟,對理想、現實、人性、生存、文明、醜惡,都有一個嶄新的認知。比如這幾年流行開來的「降維打擊」概念,就是來自《三體》這本書。

馬上一年一度的新年都要到了,把這本書自己看或者送朋友、親人禮物時,強烈建議送這套科幻盛宴。

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  • 克萊因瓶有多詭異?四大洋倒進去也裝不滿,它是四維空間的鑰匙
    在現實生活中,不管瓶子有多大,只要人們不斷往瓶子裡注水,瓶子裡就會有注水的時間,但這種情況只適用於三維空間。在四維空間裡,有一個神奇的瓶子叫「克萊因瓶」,即使倒進四大洋也裝不下。霍金一直強調人是四維空間的產物,而人類之所以感受不到四維空間,是因為人的思維方式早已局限於三維空間。為了解釋四維空間的存在,霍金向世界展示了一個簡單的例子。
  • 克萊因瓶有多詭異?四大洋倒進去也裝不滿
    在現實生活當中,一個瓶子無論它的體積有多大,只要人們源源不斷往瓶子裡注入水,這個瓶子就會有被裝滿的時候,但這種情況僅適用在三維空間內。
  • 克萊因瓶或是四維空間的鑰匙,為何空間一共有11個維度?
    莫非是有某種力量隔開了我們?準確的說,我們無法感知四維空間,是因為「感官」限制了人類。大腦是認識世界處理外界信息的核心,它的缺點就在於處理不了四維空間的信息。我們可以用數學的方法,在紙上模擬計算四維空間,可我們就是感知不到四維空間具體是什麼樣子的。把大腦比喻成計算機,那它就缺少了認識四維空間的程序。
  • 為什麼把整個大海的水都倒進去,也裝不滿克萊因瓶?
    克萊因瓶的結構可表述為:一個瓶子底部有一個洞,現在延長瓶子的頸部,並且扭曲地進入瓶子內部,然後和底部的洞相連接。和我們平時用來喝水的杯子不一樣,這個物體沒有「邊」,它的表面不會終結。它和球面不同 ,一隻蒼蠅可以從瓶子的內部直接飛到外部而不用穿過表面,即它沒有內外之分。正是因為如此,克萊因瓶是永遠裝不滿水的。
  • 真的有我們摸不到的空間,四維空間,用克萊因瓶理論可以來解釋
    你知道克萊因瓶是什麼嗎?如果我問,這個瓶子能裝水嗎?你可能會笑,為什麼瓶子裡裝不下水?事實上,如果你這麼想,你就大錯特錯了,因為克萊因瓶不是你想像中的普通瓶子。讓我們看看克萊因瓶到底是什麼?克萊因瓶指的是一個無界限表面,它不能區分裡面和外面,也不能準確地用三維來描述的一個瓶子。這是在倫敦科學博物館展出的由三個克萊因瓶套成的雕塑,由艾倫·貝內特設計和製作。
  • 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。
  • 著名的「克萊因瓶」是什麼?為什麼將地球上的水倒進去也裝不滿?
    Felix Klein 1849-1925當年,克萊因的本意是 Kleinsche Fläche,也就是克萊因平面,沒有內部外部之分,但後來傳成了克萊因瓶。如此神秘的瓶子,當然也引起了人們對偌大宇宙的猜想。
  • 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!
    很多朋友都不知道莫比烏斯環現實中有什麼用,色帶就完美的體現了它的用途!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?
  • 整個地球的水都裝不滿的克萊因瓶,為何會被視作是打開四維世界的...
    說起「克萊因瓶」,估計很多人都會覺得一頭霧水,這是個什麼瓶子?如果說,這個瓶子,倒入整個地球的水也裝不滿的話,估計很多人都覺得,這是不可能的,不過,如果將這個「克萊因瓶」放到一個特定的維度空間中,這件事就會成為真的,而因此,很多人也將其視為是打開四維世界大門的鑰匙。
  • 「克萊因瓶」是什麼原理?不斷往瓶內加水,為何永遠也裝不滿!
    「克萊因瓶」是什麼原理?不斷往瓶內加水,為何永遠也裝不滿!在課本上我們所認識到的幾何圖形都是直線相接的,然而有一種萊諾三角形就成了另類。這種萊諾三角形的三個邊都是弧形的。也可以像圓一樣在地面上滾動,可是因為它幾何中心都不穩定性。
  • 「克萊因瓶」永遠裝不滿的瓶子?
    我們進入克萊因瓶後,可以進入第四維空間,然後再從四維中出來(還是入口處,下圖),沿著整個瓶子可以走一圈。三維中無法畫出或者製作出這種圓柱體,故而形象地用一個瓶子做了對比。而且由於沒有內外之分,倒入瓶子的水,進去之後轉一圈還會再次從瓶口出來,神奇的緊。克萊因瓶怎麼來的呢,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?
  • 「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.
  • 為什麼克萊因瓶製造不出來,市面上的克萊因瓶是真的嗎?
    大家在網上或許看到過關於克萊因瓶的描述,就是不分裡外,瓶口可以和內部相連的一種特殊結構,如果將一隻螞蟻放到克萊因瓶內,它將沿著瓶壁從裡面直接爬到外部,基於此,有的人甚至說就連黃河水都裝不滿它。現在網上也有售賣克萊因瓶的,那這些瓶子到底是不是真的克萊因瓶呢?
  • 克萊因瓶到底有多神奇?永遠都裝不滿水,卻怎麼也製造不出來
    你有沒有想過如何在三維空間中觀察一個四維的生物?你聽說過克萊因瓶嗎?為什麼它永遠都裝不滿水,卻怎麼也製造不出來在諸多的世界科學之迷中,最著名的,莫過於克萊因瓶。這是因為,按照數學家克萊因構想,我們的宇宙中應該存在一個四維空間,這個四維空間按照克萊因的構想,它應該是一個四維的實物,就如我們經常看到的那個用數學家克萊因的名字命名的那個特殊的瓶子。
  • 為何克萊因瓶無法造出來?看到它的結構後,瞬間了解原因!
    以人類目前的能力,根本無法造出克萊因瓶,很多人的心中難免發問,它就是一個瓶子,為什麼這麼難製造呢?什麼是克萊因瓶?首先我們得知道什麼是克萊因瓶,它是指一種無定向性的平面,沒有內外部之分。據說它是一種不可定向的拓撲空間,在瓶子的底部有一個洞,延長瓶子的頸部,扭曲的進入瓶子內部,並與底部的洞相互連接。
  • 克萊因瓶的原理是什麼?為何說它永遠裝不滿?科學解答真相!
    克萊因瓶到底是什麼?為什麼說它永遠都裝不滿呢?今天小智就帶著大家去了解一下克萊因瓶的原理?它的存在給人類帶來了什麼影響呢?克萊因瓶在數學領域中是指一種無定向的平面,比如二維空間,就沒有「內部」和「外部」之分。
  • 為什麼人類永遠造不出來克萊因瓶?
    克萊因瓶是什麼?1882年,著名數學家菲利克斯·克萊因發現了後來以他的名字命名的著名「瓶子」。克萊因瓶的結構可表述為:一個瓶子底部有一個洞,現在延長瓶子的頸部,並且扭曲地進入瓶子內部,然後和底部的洞相連接。和我們平時用來喝水的杯子不一樣,這個物體沒有「邊」,它的表面不會終結。
  • 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。
  • 人類為什麼進不了四維空間,四維空間真的是穿越到另一個世界嗎?
    現在市場上很火也很有趣的一個玻璃製品——克萊因瓶子,號稱是永遠裝不滿水的瓶子。而克萊因瓶其實是一個美麗錯誤,翻譯錯誤。因為克萊因是一個數學家,他研究的幾何學,人們在翻譯克萊因平面的時候錯翻譯成克萊因瓶。
  • 永遠裝不滿水的「怪瓶」,克萊因瓶為何如此與眾不同?原來如此
    其實是因為這個瓶子永遠裝不滿水,這個「怪瓶」就是克萊因瓶。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,同時克萊因瓶也是一個不可定向的拓撲空間。克萊因瓶是在1882年被德國幾何學大家菲立克斯·克萊因提出。克萊因瓶是一個瓶子底部有一個洞,延長瓶子的頸部,並且扭曲地進入瓶子內部,然後和底部的洞相連接。