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X軸,Y軸、Z軸、而四維空間在科學家的眼中有四個軸,這裡面新加入的成員就是,W軸。
科學家認為,在四維空間內很多事情都會變得非常神奇,就比如說數學中的克萊因瓶,它是一種不可定向的閉曲面,只有四維空間內才能將它完美地展示出來,它沒有三維空間常見的「內部」與「外部」之分,在三維世界內,只能勉強做出「浸入」的模型(人類現在還造不出來),通常情況下,瓶子底部有個洞,延長瓶子的頸部,並且扭曲的進入瓶子的內部,隨後與底部之洞相連,這種杯子和我們平時喝水的杯子大不一樣,它沒有「邊」的概念,表面也不會終結,即便和氣球相比,也不類似。
飛蛾可以輕易的做到從瓶子的內部飛到外部,但神奇的是,不用穿越瓶子的表面,雖然這種瓶子可以在二維面任意方向無限前進,但若不指向特定方向,就永遠到達不了原點,而且在回到原點之前會經過一個「逆向原點」,這種模型具體一點稱呼,我們也可以稱之為「三維空間中二維可無限擴展之空間模型」。
克萊因瓶,可以在二維面上朝任何方向前進,它們都會在經過一次「逆向原點」,再回到原點,當然在我看來一個普通的紙圈,在二維裡面只有兩個軸,所以沒辦法捲起來,但在三維裡面是可以捲起來。成為一個紙圈的,那麼同樣可以逆轉方向,成為一個莫比烏斯圈,那麼我們既然沒有W軸,我們沒有辦法做到將瓶口通過W軸連接到瓶底,更不要說在W軸上穿過瓶壁,也就是說,克萊因瓶,我們並沒有辦法創造,也沒有辦法想像,因為本身就缺了第四個軸。