克莱因瓶|永远无法装满的克莱因瓶!据说来自四维空间,到底有多神奇?


克莱因瓶|永远无法装满的克莱因瓶!据说来自四维空间,到底有多神奇?
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克莱因瓶|永远无法装满的克莱因瓶!据说来自四维空间,到底有多神奇?
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克莱因瓶|永远无法装满的克莱因瓶!据说来自四维空间,到底有多神奇?
科学界有很多理论假说没有办法被证明 , 我们相信它可以存在 , 却没有办法造出一个实物佐证它 , 其中最典型的就是克莱因瓶 。
虽然当前市场上也有类似于克莱因瓶造型的容器 , 但却并不符合真正克莱因瓶的特性和存在要求 , 它于三维空间的我们而言只能是一个设想 , 你们知道这是为什么吗?
【克莱因瓶|永远无法装满的克莱因瓶!据说来自四维空间,到底有多神奇?】
神奇的克莱因瓶
克莱因瓶其实是一个无定向边际的平面 , 它没有内外之分 , 允许物体从外部进去且不需要穿过瓶子 。 也就是说 , 克莱因瓶虽然存在曲面 , 但物体从任何一边的外面进去 , 都还是外面 , 这与三维空间的物体存在原理显然是相悖的 。
而且实际存在的任何容器都是可以装满的 , 但是克莱因瓶却永远无法穷尽、无法装满 , 其中的缘由还得从它的假设提出说起 。
克莱因瓶的发现
1882年 , 著名数学家菲利克斯·克莱因发现一个神奇的平面 , 将两个莫比乌斯环合二为一就可以得到 , 当时将其命名为“克莱因平面 ” , 后因翻译原因才有了克莱因瓶的称呼 。
莫比乌斯环相信大家都听说过 , 并且它也可以在现实生活中制作展示出来 , 就是一根纸带旋转180度再粘连 , 最后出现了一个只有单个平面的纸带 。
而理论意义上 , 两个莫比乌斯环拼接在一起就会得到一个克莱因瓶 , 但如果不进行交叉重叠 , 这个设想是无法在三维空间中完成的 。
从拓扑学的角度来看 , 克莱因瓶是个第四维的物体 , 由于人类相对四维空间来说属于低维生物 , 在我们的认知领域中只有长宽高 , 其余更高的空间结构即便真实存在 , 我们也无法看到 。 就像二维生物眼中没有高度 , 如果看到行进道路中有障碍物 , 二维生物也是无法跨过去的 。 在我们过往接触的数学理论中 , 由点到线、由线到面、由面到体的维度增加 , 都是可以被证明的 , 因为人类是三维生物 , 自然能够看到甚至解释低维事物 。
可是没有人见过四维空间 , 根据一维、二维、三维的原理来说 , 四维也是无限个三维空间的叠加 , 所以如果四维物体存在于三维空间中 , 我们人类所看到的也只是它的投影 。
克莱因瓶理论自提出以来 , 就引发了很多数学家的关注 , 许多人都认为 , 克莱因瓶可以覆盖整个宇宙 , 永远也装不满 , 这究竟又是为何呢?
克莱因瓶为何装不满?
首先 , 既然它是一个没有边界的平面 , 那么即便是容器形状也不具备容器的能力 , 可以置于空间之中却无法装满;其次 , 克莱因瓶底部有一个洞 , 但它的连接却并未穿过瓶子 , 这就像宇宙无穷尽的原理一样 , 我们永远无法看到边界 , 也就不可能装满 。 另外 , 克莱因瓶所处的四维空间于人类而言 , 还处在探索的初期 , 关于宇宙与各事物以及人类的存在意义 , 和从属关系 , 都还属于未知的状态 。
但我们可以确定的是 , 克莱因瓶再一次打开了人类的视野 , 也许那些曾经的未解之谜同样是四维空间的故事 , 所有的真理都有可能在其他层面被推翻 。
思考总结
克莱因瓶理论的提出丰富了拓扑学 , 为人类探索宇宙之谜创造了新的思维高度 , 也让我们不得不深思 , 当我们蹲在草丛中看着一群蚂蚁按部就班的寻找食物时 , 四维空间的生物是否也在俯瞰着我们呢?