莫比乌斯环能造出来吗?克莱因壶和莫比乌斯环

要理解这个话题 , 我们得先理解一下关于空间的描述!要不然对于各种维度理解起来也许会有些障碍!

莫比乌斯环能造出来吗?克莱因壶和莫比乌斯环

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【莫比乌斯环能造出来吗?克莱因壶和莫比乌斯环】从9维到四维的空间描述 , 在三维以及之前都非常容易理解 , 因为我们就在三维空间 , 但三维之上就有些摸不着头脑了 , 因为无法直观的看到 , 只能根据投影在然后在脑补出来 , 对于空间想象能力比较差的朋友可能就有些问题了!
一、莫比乌斯环是什么?
莫比乌斯环能造出来吗?克莱因壶和莫比乌斯环

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莫比乌斯环其实很简单 , 人人都能做 , 一张“二维平面”的纸条扭转180°后与另一边对接起来就成了一个莫比乌斯环 , 这是1858年德国数学家莫比乌斯和约翰·李斯丁发现的!但种花家有个问题 , 为什么叫莫比乌斯环而不是叫约翰·李斯丁环呢?哪位留言回答下!
莫比乌斯环能造出来吗?克莱因壶和莫比乌斯环

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看起来平淡无奇的一个环 , 但它有一个特性 , 就是不需要走回头路 , 就能走完这个环的两面 , 是不是很神奇?但这样的特性在二维平面内是无法完成的 , 只有扭曲二维面在三维空间内对接完成 , 但这对于“二维世界文明”来说这是不可理解的 , 但这对于在三维空间中的我们来说 , 一点都不难理解 , 因为我们能看到整个过程!
二、克莱因瓶是什么?
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克莱因瓶是德国几何学大家菲立克斯·克莱因发现的 , 一个嵌套自身的连续拓扑空间 , 它的表面没有边 , 不会终结 , 也没有内外之分!我们可以制造出这样的容器 , 也似乎看起来也不难理解!
莫比乌斯环能造出来吗?克莱因壶和莫比乌斯环

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玻璃制品 , 似乎制造也不麻烦 , 但很可惜无论我们如何制造 , 它只是一个不可定向的克莱因拓扑空间在三维中投影而已 , 也就是说我们制造的只是它在三维空间中的表现形式 , 而它真正的表现在三维中是无法描绘完全的!
莫比乌斯环能造出来吗?克莱因壶和莫比乌斯环

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就像一个球体穿过一个二维平面 , 在上面投影只有不断变大小的圆面而已 , 根本不可能看到一个球体 , 克莱因瓶也一样 , 它是一个四维超空间拓扑体 , 没有更高维度的支持 , 我们对克莱因瓶的永远只能停留在想象阶段!
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但更有一个事实要提醒一下的是 , 克莱因瓶它并不是一个瓶子 , 而是一个四维超空间拓扑体 , 如果在三维世界中存在这样一个超空间拓扑体 , 那么不小心误入的话估计就得老死在里面了!
莫比乌斯环能造出来吗?克莱因壶和莫比乌斯环

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当然无论是莫比乌斯环还是克莱因瓶 , 真正的表现方式都是空间 , 我们可以用“二维平面”来制造莫比乌斯环 , 但却无法用三维空间来制造 , 同理 , 我们能用三维投影方式制造克莱因瓶 , 却无法用空间嵌套来制造克莱因瓶空间 , 所以这并不是我们无法制造 , 而是我们尚未触及到四维空间这个层次 , 而且也无法弯曲空间!也许未来还有很长的时间要摸索!


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