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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!

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里調整一下,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,這不是開玩笑么!

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里,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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