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克萊因瓶為什么裝不滿?克萊因瓶的水都去哪里了

克萊因瓶是數(shù)學(xué)領(lǐng)域的一種概念模型,被著名數(shù)學(xué)家菲利克斯·克萊因首次發(fā)現(xiàn),現(xiàn)實(shí)中所造出的克萊因瓶只是在三維空間里的勉強(qiáng)體現(xiàn),因為真正的克萊因瓶只存在四維空間之中,可以說沒有內(nèi)外,這也就意味著毫無邊界,當(dāng)然就永遠(yuǎn)也裝不滿水,下面就跟著探秘志小編來看一看吧!

克萊因瓶的原理是什么?

克萊因瓶是數(shù)學(xué)領(lǐng)域的一種概念模型,一種無定向性的平面,沒有“內(nèi)部”和“外部”之分,就像二維平面一樣。在1882年的一天,著名數(shù)學(xué)家菲利克斯·克萊因發(fā)現(xiàn)了這個“瓶子”的存在,從此就以他的名字命名了克萊因瓶。克萊因瓶的結(jié)構(gòu)可以簡單的表述為,一個瓶子的底部有個洞,瓶子的頸部延伸到瓶子內(nèi)部和瓶底的洞相連。

它是一個沒有邊界,不分內(nèi)外的物體,表面永遠(yuǎn)沒有終結(jié),一只小蟲子可以從瓶底沿著瓶面直接飛到外面,而不用穿過瓶體。其實(shí)“克萊因瓶”最早叫做“克萊因平面”,是因為音譯錯誤被誤解,現(xiàn)實(shí)中所造出的克萊因瓶只是人們?yōu)榱四茉谌S空間里體現(xiàn)出來,而勉強(qiáng)將瓶頸穿過瓶身所造的瓶子狀物體,和理論上的“克萊因平面”的結(jié)構(gòu)不完全一樣,真正的克萊因瓶是在四維空間中才能表現(xiàn)出來的曲面。

克萊因瓶就是三維空間的莫比烏斯環(huán)

為了更好的理解,就用莫比烏斯環(huán)來打個比方,相信莫比烏斯環(huán)大家都有聽過吧,莫比烏斯環(huán)就是二維空間的平面經(jīng)過180度的旋轉(zhuǎn),和另一端連接起來,只能在三維空間中表現(xiàn),而克萊因瓶就像三維空間的莫比烏斯環(huán),只能在四維空間中表現(xiàn)。

就像你想從二維空間的圓中取出物體,只能穿過圓的邊界才能拿到,但是在三維空間里就可以很容易的不繞過圓周將其拿出,也就是說如果我們想從三維空間的蛋殼中不打破雞蛋取出蛋黃,只能從四維空間下手。也有人常因為莫比烏斯環(huán)的緣故,也拓展出了克萊因瓶的愛情意義。

克萊因瓶為什么裝不滿?

有人曾用制造出來的克萊因瓶試驗過,明明可以裝滿水,克萊因瓶理論就常常被人質(zhì)疑是假的,但是別忘了我們存在的是三維空間,這個克萊因瓶并不是真正意義上的克萊因平面,只有在四維空間中,克萊因瓶才能實(shí)現(xiàn)不通過瓶身和瓶底的洞相接,才能真正的沒有內(nèi)外,毫無邊界,既然都沒有邊界,當(dāng)然就永遠(yuǎn)也裝不滿。

愛因斯坦曾經(jīng)提到過一個悖論,門內(nèi)外的兩個“你”在本質(zhì)上都是你,所以說“里”即是“外”,要裝滿一個瓶子也就是要裝滿整個宇宙,但是宇宙哪里能裝得滿。對于生活在三維空間的人類來說,實(shí)在太難想象四維空間的產(chǎn)物,所以說真正的克萊因瓶到目前為止還沒有人能造出來。

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