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

2020-12-06 菜葉科普

隨著對宇宙探索的深入,我們了解到了很多未知的領域,而人類所處的環境其實就是宇宙中的一個三維空間,相對於其他緯度來說還是比較低級的。

克萊因瓶最初由德國幾何學大家——菲立克斯·克萊因 (Felix Klein) ,在1882年提出。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。

從側面看,就是一條曲線,即便物體穿過的方向不同,最後到達的終點都是一樣的。所以說克萊因瓶的瓶頸是就是四維空間,然後和瓶底圈連起來的,不穿過瓶壁。

克萊因瓶看著也和普通的瓶子沒有什麼區別,但是我們看到的只是它在三維世界的投影,也只是一個模型而已,真正這種扭曲的克萊因瓶是無法在我們所處的三維空間中製造出來。

三維空間和四維空間雖然只差了一個緯度,但是我們現在對四維世界甚至都無法想像出是什麼樣子,就像我們在平面中非要製造一個球體一樣。

如果想要製造出克萊因瓶那麼我們人類文明就必須在三維的基礎上增加時間軸的概念,也就是儘快達到四維空間。

所以,不是說克萊因瓶肯定不存在,而是說它存在的前提是四維空間必須存在,如果四維空間不存在,克萊因瓶就肯定不存在。克萊因瓶是四維空間裡的事物,並不是三維空間的產物。

克萊因瓶就必須在四維空間中才能製作出來。沒有多出來這一個維度空間,我們無法扭轉三維的物體使它首尾相接。所以克萊因瓶實際上是四維空間中的一個扭曲的面。

真正的克萊因瓶是不會和瓶體相交的。這樣的形象,作為三維世界的我們,只可意會不可言傳,當然更不可圖繪。

克萊因瓶的意義是什麼?

人類之所以比其他生物優秀,就是我們總是敢於去思考一些挑戰現實的事情,也喜歡去設計許多的思想實驗。

而克萊因瓶就是幾何大牛菲立克斯·克萊因設計出來挑戰四維空間認知的神器,我們把不屬於我們這個世界的東西通過想像去刻畫出來,以鍛鍊我們的思維能力。

「如果能擁有一個沒有正反的平面,為什麼不能擁有一個沒有內外的三維立體?」這就是菲立克斯·克萊因用克萊因瓶給人類提出的一個空間思考命題。

如果有一天能親眼所見真正的克萊因瓶,那絕對是人類的科技水平、理論水平已經達到了非常高的層次,並且也發現證明了四維空間的存在

相關焦點

  • 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?
    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。
  • 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
    如果說四維空間是三維空間加上時間的話,那麼被大吹特吹的,說是四維空間在三維空間的投影的,永遠裝不滿的克萊因瓶,在四維空間裡也造不出來因為四維空間只是加了時間,只會造出無數個時間線上的三維克萊因瓶。就跟我們現在造的一個樣,這顯然是不對的。克萊因瓶是一個實體的產物,加上時間並不能被實際造出來。
  • 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
    我的理由是,一維空間是一條線,二維空間是所有垂直於這條線的線組成的面,三維空間是所有垂直於這個面的面組成的體,四維空間就應該是是所有垂直於這個體的體組成的空間。然而跟時間並沒有任何關係。,永遠裝不滿的克萊因瓶,在四維空間裡也造不出來。
  • 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。
  • 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...
    ,但其實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。 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。
  • 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。在拓補學中,克萊因瓶就是一個不可定向的拓撲空間。
  • 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?
  • 克萊因瓶很詭異,地球的水倒進去也裝不滿,它或是四維空間的鑰匙
    四維空間四維空間僅僅比人類生活的三維空間多了一個維度,因此人類總想試圖找到四維空間的入口,不過由於人類受到三維空間思維的固化,人類不要說找到四維空間,甚至都不知道如何去描述四維空間的結構,現在比較科學的說法認為四維空間,其實就是在三維空間的基礎上加上一個時間維度,雖然這個解釋看起來很合理,但是這也僅僅是猜測而已,並不是確切的答案
  • 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。
  • 你知道克萊因瓶究竟是什麼嗎? 它竟不可以裝水?
    這麼想的話你就大錯特錯了,因為克萊因瓶並不是你所認為的普普通通的那種瓶子,這和黃油貓悖論、上帝悖論以及烏鴉悖論有些相似,下面我們一起來看看克萊因瓶到底是什麼。看看它有什麼奧秘!1.你知道克萊因瓶是什麼嗎?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。
  • 克萊因瓶是什麼?為什麼身處三維空間的我們沒法製造出它來?
    2維就是平面,3維就是我們身處的立體空間。和數學上的點動成線、線動成面、面動成體有異曲同工之妙。如果按照這樣的思路推理,那四維空間就是三維空間「動起來」的結果,一般認為就是物體可以在時間線上運動轉移。所以四維空間十分的神秘,現在還無法觸摸到它。而在科學家們摸索四維空間的過程中,他們提出了克萊因瓶這個神奇的瓶子。
  • 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!
  • 燒腦勿入:一個永遠裝不滿水的四維瓶子,克萊因瓶
    燒腦勿入:一個永遠裝不滿水的四維瓶子,克萊因瓶對於四維空間,人類的大腦並不能憑空想像,因為我們人類是三維生物,也沒見過四維空間,所以很多關於四維空間的描述,絕大多數都是科學家的想像,眾所周知,三維空間有三個方向,分別對應
  • 有多少人真正的了解莫比烏斯環和克萊因瓶
    有的自媒體說:莫比烏斯環沒有正反面,人們根本造不出來克萊因瓶因為它只存在於四維空間,克萊因瓶永遠裝不滿……這,真的是不加理解就拿來從別處聽來的話進行自我加工後再傳播。真的是誤人子弟,「毀」人不倦。什麼是克萊因瓶一個叫菲利克斯·克萊因(1849~1925)的德國數學家,在基於莫比烏斯環在三維下的延伸所做出來的一種假設: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。這個物體沒有「邊」,它的表面不會終結。
  • 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!那麼從這個角度來理解,克萊因瓶是否暗示了我們的宇宙還存在高維空間嗎?什麼是二維,三維和四維?我們一般所說的維度就是歐幾裡德空間,如果要討論閔可夫斯基空間請看作者其他文章。
  • 克萊因瓶的宇宙有25維,人類進入,或將無限循環或將「魂飛魄散」
    知道莫比烏斯帶的人,也一定知道克萊因瓶,這兩個都是非常經典的拓補學模型,一個沒有正反,一個沒有裡外,但為何我們能夠輕鬆的製作出一條莫比烏斯帶,卻無法實現克萊因瓶,這是為什麼呢?我們先來了解一下克萊因瓶,它大概可以描述為:瓶子有一個洞,延長瓶子的頸部扭曲進入內部,繼而和底部洞口相連,這就是完整的克萊因瓶。一旦有物體進入,就不會從原入口出來,因此它又被稱為「永遠裝不滿的瓶子」。科學家認為這種現象已經不適合三維空間的法則了,因為它在四維空間遭受了扭曲,才會導致瓶口和瓶底相連。
  • 克萊因瓶有多神奇?為何科學家直言,人類永遠也造不出它?
    大家聽說過克萊因瓶嗎?它與我們平時喝水的杯子是截然不同的,它的整體構造非常奇特,它沒有面,也不會有終結,根本不像處在三維空間中的物體,一般人將其解釋為一個底部有洞的瓶子,讓瓶子的頸部有序進入瓶子內部,與底部的洞相連接,這樣克萊因瓶便出現了。