莫比烏斯環和克萊因瓶,人類能造出前者,為何後者不行

時間 2022-02-24 01:55:20

1樓:建龍心情好

從9維到四維的空間描述,在三維以及之前都非常容易理解,因為我們就在三維空間,但三維之上就有些摸不著頭腦了,因為無法直觀的看到,只能根據投影在然後在腦補出來,對於空間想象能力比較差的朋友可能就有些問題了!

一、莫比烏斯環是什麼?

看起來平淡無奇的乙個環,但它有乙個特性,就是不需要走回頭路,就能走完這個環的兩面,是不是很神奇?但這樣的特性在二維平面內是無法完成的,只有扭曲二維面在三維空間內對接完成,但這對於「二維世界文明」來說這是不可理解的,但這對於在三維空間中的我們來說,一點都不難理解,因為我們能看到整個過程!

二、克萊因瓶是什麼?

克萊因瓶是德國幾何學大家菲立克斯·克萊因發現的,乙個巢狀自身的連續拓撲空間,它的表面沒有邊,不會終結,也沒有內外之分!我們可以製造出這樣的容器,也似乎看起來也不難理解!

玻璃製品,似乎製造也不麻煩,但很可惜無論我們如何製造,它只是乙個不可定向的克萊因拓撲空間在三維中投影而已,也就是說我們製造的只是它在三維空間中的表現形式,而它真正的表現在三維中是無法描繪完全的!

就像乙個球體穿過乙個二維平面,在上面投影只有不斷變大小的圓面而已,根本不可能看到乙個球體,克萊因瓶也一樣,它是乙個四維超空間拓撲體,沒有更高維度的支援,我們對克萊因瓶的永遠只能停留在想象階段!

但更有乙個事實要提醒一下的是,克萊因瓶它並不是乙個瓶子,而是乙個四維超空間拓撲體,如果在三維世界中存在這樣乙個超空間拓撲體,那麼不小心誤入的話估計就得老死在裡面了!

當然無論是莫比烏斯環還是克萊因瓶,真正的表現方式都是空間,我們可以用「二維平面」來製造莫比烏斯環,但卻無法用三維空間來製造,同理,我們能用三維投影方式製造克萊因瓶,卻無法用空間巢狀來製造克萊因瓶空間,所以這並不是我們無法製造,而是我們尚未觸及到四維空間這個層次,而且也無法彎曲空間!也許未來還有很長的時間要摸索!

2樓:小明學科學

因為克萊因瓶的設計觸及到四維空間的領域。在三維空間當然是無法創造出來的。同樣,低維空間也無法想象出高維空間的樣子。

3樓:技術小輝

因為莫比烏斯環是三維世界的東西,而克萊因瓶不屬於三維世界,所以人類能造出前者,後者不行。

4樓:海潮人

因為克萊因瓶的設計觸及到四維空間的領域。 在三維空間是造不出來的,所以造不出來

5樓:奇點使者

為什麼我們能造出莫比烏斯環,卻無法造出克萊因瓶?

我們能造出莫比烏斯環,為什麼窮盡科技,也造不出克萊因瓶?

6樓:星辰大海路上的種花家

對於莫比烏斯環和克萊因瓶,相信很多朋友都很熟悉,前者用條紙帶即可製作,後者就比較麻煩一點,需要吹製玻璃瓶的技術,這個確實有點難度,但某寶上一搜一大把,怎麼能說是窮盡科技也造不出?

克萊因瓶是什麼,為什麼人類無法製造?

準確地說,能買到的所有克萊因瓶都是假冒偽劣商品,但你卻無法投訴賣家,因為在人類眼中的克萊因瓶就長這樣,即使動用全球最尖端的科技也製造不出阿真正的克萊因瓶!

原因很簡單,克萊因瓶不是乙個存在於三維時空中的物體,它是來自四維的神器,但人類認知上的侷限,即使真的將克萊因瓶放在我們眼前也認不出來,原因很簡單,我們只是低維生物!

什麼是維度,克萊因瓶所在的維度是幾維?

我們眼中的世界是三維的,它的定義很簡單,長寬高構成了三維世界,很容易理解是因為我們能看得見,摸得著,所以三維世界在我們眼中儘管一點不再神秘,但它勾勒出的美景讓我們流連忘返,甚至還要花大價錢去各地**美景。

二維世界

比三維低一維的二維,就只有長和寬,少了一維高,大家都是認識,這是乙個平面,如果我們變成了二維生物,那麼世界就變成了乙個沒有高度平面,如果在前進路上有乙個障礙物,那麼我們必須繞很遠的路才能走到障礙物的另一邊,因為沒有高度!

二維面平不平是沒關係的

二維生物也認識不到高度這個引數,所以三維生物可以看到障礙物的高度,並且翻過去或者跨過去,但二維生物根本就沒有這個概念,所以當一條長棍子擋住去路時,那麼二維生物可能永遠都繞不過去。

一維世界

一維世界就是一條線,如果人類到達一維世界,那麼只能前進和後退,沒有左右之分,如果在前進路上有障礙的話,一維生物就只能後退了,因為他們根本就不知道有平面可以繞,有三維立體可以跳!

而零維則是乙個點,沒有尺寸的點,理論上宇宙中的黑洞奇點就是這樣一種存在,但與奇點不一樣的是,零維的點不會扭曲周圍的空間,不過對於零維來說也就沒有所謂的空間了。

克萊因瓶所在的維度是幾維?

克萊因瓶最早是德國數學家費利克斯·克萊因提出的,這是一種無定向性的平面,沒有所謂的內部和外部之分,假如要在三維空間中表現克萊因瓶,那麼就如下圖:

克萊因瓶的三維空間投影

似乎看起來並不複雜,就是乙個瓶子的瓶口扭曲過來和瓶底相連線,並且把瓶底開啟變成入口,口一直向內就能走到「內部」,從「內部」一直走就可以走到外部,但事實上真正的克萊因瓶卻應該在四維!

四維空間

沒有人見過四維空間,所以也沒有人能表達四維空間,但根據一二三維的空間規律,比如無限的一維組成二維,無限疊加的二維組成三維,那麼四維空間會是乙個三維空間的無限疊加?每乙個三維空間只是四維的切片?

假如乙個四維物體存在三維空間,那麼我們看到的只是四維物體在三維的投影,就像乙隻螞蚱落在二維平面上,二維人只能看到6個點,必須要螞蚱和二維無數個交點組成的陣列才能看出這是乙隻螞蚱,而將它投影在二維平面上,它只是一幅畫,一張**,沒有厚薄,無法想象它的立體形狀。

這是立體的***

所以在三維空間中看到的克萊因瓶只是真正的克萊因瓶在三維中的「切片」,但我們製造的並不是克萊因瓶的切片,而是投影,是四維空間中的克萊因瓶在三維空間中的投影,就像二維平面中螞蚱接觸的6個點,而我們製造的卻是投影卻相當於螞蚱的**,我們能買到的克萊因瓶就像是四維空間中給真正的克萊因瓶拍照留下的影象。

按1公釐厚度對人體切片,看到的就是這個場景

也許大家不太理解這個過程,簡單的說就像是生物課上的切片實驗,我們在三維空間中能看到的四維物體就是切片,但我們製造的克萊因瓶卻是拿著相機對這個切片物件拍的**。所以差別可不是一般的大。

這就是二維平面**,切片和**是有區別的

真正的克萊因瓶是什麼樣子的?

我們只能想象一下克萊因瓶,在四維空間中,克萊因瓶的瓶口不需要在繞回瓶底穿過瓶身,它是從三維中不存在的額外維穿過繞回瓶底。試想一下,假如三維中存在一棟克萊因瓶的建築,那麼你朝著建築物走,就會慢慢走到裡面,但卻沒有穿過任何門窗。

因為存在額外維,三維空間的障礙對四維生命來說根本就不是什麼問題,就像我們可以拿走二維平面上放在螞蟻前面的障礙物,螞蟻只會覺得障礙物突然出現,又突然消失,如果四維人在三維,那麼我們也會看到它們神秘出現又神秘消失。

簡單的說,就像我們造的保險箱,銀行金庫,固若金湯的監獄,對於四維人來說根本就不是什麼問題,因為它們可以從額外維進入內部,然後直接從額外維離開,我們不知道它們是怎麼來的,也不知道是怎麼走的,就像螞蟻一臉懵逼不知道障礙物**去了。

抱歉,穿牆失敗

這個現象是不是和某些現象很相似?可以聯想一下哈!

為什麼莫比烏斯環卻能造出來?

和克萊因瓶相似的情況是莫比烏斯環,它的製造很簡單,就是一條紙帶扭轉180度對接在一起,就形成了乙個莫比烏斯環,它也非常特殊,沿著紙帶的一面一直前進就能遍歷紙帶的所有面,如果將紙帶從中間剪開一分為二,你以為會得到兩個莫比烏斯環嗎?

完全不會,只能得到一條扭了兩次的紙帶,而且已經不是莫比烏斯環!是不是有些神奇?為什麼我們能完美地造出莫比烏斯環?

和克萊因瓶不一樣,莫比烏斯環就很容易理解了,首先紙帶可以看成是乙個二維平面,而我們在三維空間中。

所以我們可以用三維的概念將紙帶扭轉180度然後再對接,二維麵中只有前後左右的概念,所以不存在扭轉180度,這是三維空間中才能建立起來的思維,能理解是因為我們本身就在三維空間中,但對於二維人來說,它們不明白為什麼一直朝前走就能回到原來的地方!

但如果將整個莫比烏斯環公升級成莫比烏斯空間,比如將某一段空間的兩頭對接,那麼我們會發現走到了某個空間的盡頭,再往前跨一步,就又回到了起點,如果遭遇這種情況,你怕不怕?或者半夜從十樓往下走,卻一直走不到一樓,相信你會崩潰!

所以最有可能的是你遭遇的鬼打牆,也許是高維文明的熊孩子和你開了個玩笑,人家在那裡笑得前仰後合,就像你看著螞蟻在圈圈圍起來的地上怎麼都走不出去,人家玩累了,也就把巢狀空間給撤了,所以你就走出來了!

也有朋友將四維空間的一維理解成時間,如果能掌控一維時間也挺有趣,比如可以在時間軸上前後倒退(我們只能向前),這樣可能會更有趣,也更容易理解,各位想到哪些超喪的事情,可以留個言**下。

7樓:鍾宇威

很簡單,莫比烏斯環是二維到三維的轉變,克萊因瓶是三維到四維的轉變,好比你可以在一張紙上畫畫但你卻不能憑空變出乙個質量

8樓:行秦

這是降維打擊,克萊因瓶是四維物品,而人造物僅侷限於三維。

9樓:子雅嵐

很簡單,莫比烏斯環是三維空間造物,而克萊因瓶是四維空間造物,在人類科技未曾突破維度之前,克萊因瓶永遠只是三維空間投影

10樓:子希說星盤

因為克萊因瓶是四維空間的產物,它高於我們人類的三維空間,我們自然造不出四維空間的東西。

11樓:xiao舟

因為太科學了,所以反而看不出那一套其實是不科學的。沒有一雙人文的眼睛就不能看透事情的真相。

12樓:風中來雨裡去

這個扭曲的四維空間只是在腦子裡,做個夢就行了。

13樓:白珍全全全

因為人類現階段的科技還達不到能夠造出克萊因瓶的程度。我們只能期待,未來或許有機會能夠造出克萊因瓶。

14樓:匿名使用者

你們已經被智子限制住了,現代物理學不可能再發展了!地球屬於三體人!

15樓:匿名使用者

想啥呢,克萊因瓶是四維才存在的。

16樓:柑橘味紙皮

三維人類是無法製造四維的克萊因瓶的

17樓:苦逼的初中生

三微生物製造二維物品簡簡單單,三微生物製造四維物品很困難

18樓:匿名使用者

你這問題問的讓人都不知道怎麼回答……你看動物世界你為什麼不擔心裡面的老虎出來咬你一口?

19樓:風雲幻無常

一切只存在於想象,本就不存在,你拿什麼製造。

20樓:誰成全了誰的誰

造出來能成仙還是咋滴?

21樓:丁丁噹噹

既然造不出,怎麼想出來的??

22樓:樂正蘊涵

說明你吹得再厲害,不能用事實證明都是假的

關於莫比烏斯環,關於莫比烏斯環的幾個問題

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