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!

2020-12-06 星辰大海路上的種花家

前幾天給辦公室小妹幫忙換色帶,發現一個很有趣的現象,這條色帶轉了180度和另一頭對接,居然多此一舉還得在色帶框裡調整一下,但突然意識到這就是一個莫比烏斯環,色帶輪換一圈兩面都打了一遍。

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?

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。

莫比烏斯環有幾個非常有趣的特性,在莫比烏斯環上只要朝著一個方形走,不需要回頭就能走過紙帶的兩邊,而且沿著莫比烏斯環的中間剪開並不會得到兩個莫比烏斯環,而是一個更大的扭了兩次的環(非莫比烏斯環),不信的話各位可以做一個自己剪開試試。

這是一個二維平面中扭曲形成的環,我們可以輕易看到它扭轉了180度,所以這都不是什麼事,因為我們在比二維更高的維度三維中觀測這類現象,完全在理解範圍內,如果二維也有文明的話,那麼它們將會在莫比烏斯環上迷失,怎麼都想不明白一直往前走還能回到原點。

莫比烏斯環只能在二維嗎?其實它可以在三維空間,不過到現在也無法證實三維中是否存在莫比烏斯空間,不過現象是可以想像的,在這個空間內,你一直朝著往前走,但走著走著就發現回到了原點,你肯定會認為遭遇鬼打牆了,但理論上莫比烏斯空間特性就是這樣。

也許很多人遭遇的鬼打牆,只不過是空間被錯誤扭曲後連接在了一起而已,假如真有發現,千萬別慌,掏出手機錄下來,也許能為科學家突破空間限制提供腦洞思維。

克萊因瓶又是什麼鬼?

克萊因瓶更神奇,它不是三維空間中的物品,但即使在三維中已經能表現出它非常有趣的特性,很多人會覺得筆者故弄玄虛,克萊因瓶在某寶上幾塊錢就能買到一個,還說不是三維空間中的物品,這不是開玩笑麼!

但事實上我們買到的克萊因瓶只是它在三維中的投影,什麼意思呢?因為三維空間中缺少一維克萊因瓶所需的維度,所以在三維中的克萊因瓶是無法展現的,因此各位買到的克萊因瓶就是個假冒貨,但在三維中又是不可能買到真正的克萊因瓶的。

真正的克萊因瓶是什麼樣的?

在三維中比較難描述克萊因瓶,因為在三維中展現的瓶子,所以大家都會以為克萊因瓶就是一個瓶子,但其實這個是一個嵌套空間,更準確的說,克萊因瓶在四維中不是一個瓶子,而是一個相互嵌套的空間,怎麼理解?

在三維空間中如果有一幢房子,假如你要進入房子的話必須進過門,或者窗戶,或者某個通向房內的通道,但如果是克萊因瓶空間就不一樣了,你只要一直朝著房子走,然後莫名其妙的就進入到了房子裡,卻沒有經過任何門和窗,甚至是你所能見到的隧道。

在三維中的克萊因瓶沒有內外之分,所以它也裝不滿水,總有部分空間是無法裝水的,所以加入你家的別墅是個克萊因瓶空間,那麼保證有很多人和動物會莫名其妙的闖進來,而且大家都一臉懵逼,是不是很可怕?

假如有一個能操控高維的文明,那麼我們三維中所有的建築都擋不住它們,因為將其弄成克萊因瓶空間即可,甚至直接在四維中的額外維進入這些建築,是不是很可怕?其實道理很容易理解,我們可以操控二維平面上的螞蟻,想怎樣就怎樣,四維對三維的操控其實也同樣。

四維是不是真的存在?

對於高維是否存在,大家肯定有話要說,科學家也不知道高維是否存在,但他們證明了高維整個基本作用力體系都會受到影響,三維空間中,電磁力和引力都和距離的平方成反比,但在四維空間中,卻是和距離的立方成正比,這種情況下你會發現一個問題,物體之間結合的電磁力將會縮小到無法維繫結構的程度。

同樣引力也想出現類似的變化,結果是什麼,這些物質都將變成一盤散沙!後果是可怕的,那麼表示高維將不再可能?其實也未必,因為對於空間的操控完全可以在三維中進行,只是我們現在對空間知之甚少,甚至只是將其作為無處不在,在其內部應用而已!

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  • 一個簡單的克萊因瓶,為什麼窮盡科技都無法製造?差了一維空間
    準確的說現在市面上出售的克萊因瓶都是切切實實的假貨,這一點是毋庸置疑的,因為真正的克萊因瓶是一個四維產物,在三維空間中是看到的只是它的投影,而我們製造出來的則完全是那個投影的1:1復刻,即使做得再精美它也是個縮水貨!
  • 為什麼克萊因瓶造不出?看起來很容易!因為缺一關鍵的第四維!
    對於克萊因瓶的說法,現在流行的有兩種,一種是認為克萊因瓶不就是一個玻璃製品麼,怎麼就造不出來了?另一種說法是克萊因瓶是一個四維物體,我們三維中造出來的僅僅是個模型而已,得其原理和得不到精髓,到底哪個正確?
  • 為什麼說克萊因瓶造不出來?它實際上是四維空間中的一個扭曲的面
    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。簡單的說——這是一個沒有內外之分物體。克萊因瓶看起來就是三維空間的一個大奇葩,之所以裝不滿水是因為克萊因瓶本身是封閉的,其底部有一個洞,而且克萊因瓶是沒有內外之分的。
  • 人類是否能造出來克萊因瓶?
    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。
  • 四維空間並不是三維空間加上時間的產物,否則造不出克萊因瓶
    現在很多自媒體視頻都說,四維空間是三維空間加上時間,以此類推,更高維度也都是與時間相關。他們做這些視頻的時候肯定也只是照本宣科,並沒有經過自己的思考。我認為空間維度跟時間並沒有關係,四維空間也不是三維空間加上時間。
  • 四維空間並不是三維空間加上時間的產物,否則造不出克萊因瓶
    現在很多自媒體視頻都說,四維空間是三維空間加上時間,以此類推,更高維度也都是與時間相關。他們做這些視頻的時候肯定也只是照本宣科,並沒有經過自己的思考。我認為空間維度跟時間並沒有關係,四維空間也不是三維空間加上時間。
  • 網上說的克萊因瓶,目前為止還製造不出來,那市面上的克萊因瓶是真...
    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。 如果莫比烏斯帶能夠完美的展現一個「二維空間中一維可無限擴展之空間模型」的話,克萊因瓶只能作為展現一個「三維空間中二維可無限擴展之空間模型」的參考 什麼是四維空間 四維空間和四維時空並不是一個概念,四維空間我們一般是指標準歐幾裡得空間,;四維時空指的是閔可夫斯基空間概念的一種誤解。
  • 為什麼我們永遠也造不出克萊因瓶?它是通往四維空間的工具嗎?
    大家平時看到的現實版克萊因瓶都不是真實的,都是簡化版。那克萊因瓶的具體結構到底是怎樣的呢?我們可以這樣描述: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。他最初的瓶子又叫做「克萊因平面」,並不是個瓶子,後來為了方便普通人理解,就變成了一個並不存在的瓶子。從物理學上說,克萊因瓶本質上是個三維概念物,因此只能夠存在於四維空間。我們可以類比莫比烏斯環,它是個二維概念物,只能夠存在於三維空間。為了便於直觀了解,在三維空間中出現的克萊因瓶總是呈現出自己與自己相交的樣子,但是真實的克萊因瓶的瓶頸是穿過四維空間再和瓶底圈連的,並不會穿過瓶身。
  • 著名的「克萊因瓶」有多難?科學家窮其一生也無法造出
    隨著科學技術的進步,很多原來以為不可能的東西,都能夠被造出來,但是世界上依舊有些現象和未知,人類目前無能為力,甚至有些東西可以明確的說科學家窮盡一生也無法造出,因為它涉及的是更高維度的科學,著名的克萊因瓶就是其中之一,科學家窮盡一生也難以將其造出,它的形象只能存在人們的想像和描述當中。
  • 有人說克萊因瓶製造不出來?那市場上出現的克萊因瓶又是什麼?
    我們日常生活中看到的「克萊因瓶」實際上是真正的「克萊因瓶」在三維空間中的類似,要想完美的呈現出克萊因瓶需要額外的一個空間維度。而克萊因瓶在三維空間中它的瓶頸和瓶身是相交的,這意味著某些位置佔據了一個空間維度。
  • 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。什麼是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,克萊因瓶是一個不可定向的拓撲空間。它最早是著名數學家菲立克斯·克萊因提出來的,但是克萊因的本意是, 「Kleinsche Flche」,也就是克萊因平面,沒有內部外部之分,但是後來傳成了克萊因瓶。
  • 克萊因瓶可以證明四維空間的存在嗎?
    理想中的克萊因瓶可以讓我們更好的理解四維空間,數學上也允許四維空間的存在,甚至M理論還主張宇宙是11維度的,在此之前的弦理論認為宇宙是25維的。所以說這些都是數學上的遊戲,目前沒有任何證據表明四維空間的存在。
  • 關於四維空間:你聽過克萊因瓶嗎?
    ,但和莫比烏斯環可以在三維空間中完美呈現不一樣,我們看到的克萊因瓶只是真正的克萊因瓶在三維空間中的投影而已,因為要完美體現克萊因瓶,需要額外的一維空間!我們先來簡單理解下維度的概念,三維是又長寬高構成的,二維就只有長寬,一維就只有長度,那零維就是一個點了!
  • 為什麼在我們三維空間中,無法製造出克萊因瓶?
    數學中的克萊因瓶是四維空間的事物,無法在我們三維空間中展現。我們平常看見的克萊因瓶(如下圖),其實並非真正意義的克萊因瓶;克萊因瓶是德國數學家菲立克斯·克萊因,在1882年提出來的。在數學中,克萊因瓶是無定向性的平面,沒有內部和外部之分,因為瓶子表面的物體,可以自由行走在瓶子的所有表面,而不需要越過任何邊界。
  • 生存在3維空間的人類,為什麼無法造出「克萊因瓶」?
    引言:有科學理論提出了宇宙最高有十一維度的觀點,而人類只存在於三維空間,且對於高維度的空間可以說是一無所知。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?
  • 克萊因瓶為何詭異?在三維空間造不出來,為啥市面上還有賣這個瓶
    克萊因瓶就是人類在探索宇宙的過程中創造出來的物品。,最後所形成瓶子,不管往裡面灌多少水,瓶子都不會滿,這也就是克萊因所發現的克萊因瓶。而目前市面上賣的所謂的「克萊因瓶」其實是把瓶身弄了一個口,在把瓶口的管子伸進去的,所以這根本不是真正的克萊因瓶,因為真的的克萊因瓶是不能弄一個口子也就是不能破瓶去連接底部的。
  • 克萊因瓶
    如果莫比烏斯帶能夠完美的展現一個「二維空間中一維可無限擴展之空間模型」的話,那麼「三維空間中二維可無限擴展之空間模型」由什麼數學模型來展現呢
  • 為什麼製作不出克萊因瓶?
    真正的克萊因瓶是製作不出來的,只有在四維空間中克萊因瓶才能完整的體現出來。所以說克萊因瓶可能永遠都做不出來。再說克萊因瓶之前我們可以簡單了解一下莫比烏斯帶,因為克萊因瓶是它的升級版。莫比烏斯帶是1858年由德國數學家莫比烏斯發現並提出這個概念,製作也非常簡單,把一張紙條扭轉180度之後,兩頭粘在一起形成一個環狀。就是這個環藏著特殊的性質,它只有一個面,假如把一隻螞蟻放在上邊爬一圈,它可以經過這個環的所有面。莫比烏斯環展現的是在二維平面上一種無限的拓展性,但是莫比烏斯環只能在三維空間中製作出來。
  • 神奇的「克萊因瓶」,號稱永遠也裝不滿水,到底是怎樣造出來的?
    神奇的「克萊因瓶」,號稱永遠也裝不滿水,到底是怎樣造出來的?生活中的瓶子五花八門,不同的瓶子用處不同,但有一種叫做「克萊因瓶」的瓶子,小夥伴們有沒有聽說過呢?克萊因瓶永遠也裝不滿水,到底是怎樣製造出來的呢?
  • 著名的「克萊因瓶」是什麼?簡直與黑洞一樣的存在
    所以,它只需要爬行一周,就可以回到原處,這隻螞蟻同樣不理解為什麼三維世界的螞蟻爬行的距離增加了一倍。沒錯,這兩者都是無邊無際的,有著相似的構造,只是所處空間不同。如果莫比烏斯帶能完美展現一個「二維空間中一維可無限擴展之空間模型」的話,克萊因瓶只能作為展現一個「三維空間中二維可無限擴展之空間模型」的參考。