數學是很深奧的學科,複雜多樣的公式和定律,讓很多人為之探索,其學習數學是很有趣的事情,喜歡數學的人,都會找到樂趣。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。一隻小動物可以不跨越邊緣而爬過整個曲面。莫比烏斯環還有奇異的特性是,一些在平面無法解決的問題,可以在莫比烏斯環上得到答案。
例如鏡像的問題,人的左右兩隻手存在鏡像,大體看起來極為相同,但仔細觀察,就會發現不同,左手套無法貼合的當右手套使用,但是如果人手可以處於莫比烏斯環,當你回到起點的時候,會成為原來物質的鏡像,手套便可以輕鬆易面了,所以莫比烏斯環是一個二維概念物。它是二維世界的概念物,但有可以在三維世界裡呈現出來,所以我們能做出莫比烏斯環的模型,以至於另一個模型就更神奇。
德國數學家克萊因發現了克萊因瓶,它是一種無定向性的平面,沒有內外之分。它可以被描述為瓶子底部的一個洞,現在延長瓶子的頸部,並讓它扭曲的進入瓶子內部,與底部的洞相連,克萊因瓶其實是三維概念物,所以它只能在多維世界才能呈現,如果硬性要求將它展現在三維空間,只能將讓它自己和自己相交一樣,才能呈現,但其實克萊因瓶的瓶頸是穿過四維空間再和瓶底相連,並不會穿過瓶身。
更加有趣的是,如果將克萊因瓶沿著它的對稱線切一刀,就會有兩個莫比烏斯環出現,莫比烏斯環展現了「二維空間中一維可以無限擴展」的空間模型,克萊因瓶就是「三維空間中二維可無限擴展」的參考模型,因為我們只能在四維空間,把這些信息展現出來,這樣就可以理解宇宙是幾維空間,可否讓人類去走得無限遠,回來變成另一個鏡像人。這其中的奧秘,還得仔細去研究,畢竟數學很神奇的存在!
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?歡迎評論互動