永远装不满的克莱因瓶
来源: 日期: 2023-12-15
什么是克莱因瓶?
克莱因瓶是指一种无定向性的平面,比如二维平面,就没有“内部”和“外部”之分。这一概念是由德国数学家菲利克斯·克莱因提出的,其真正的名称可能应为“克莱因平面”。
怎样得到一个克莱因瓶?
从理论上来讲,得到一个克莱因瓶并不难。如果我们把一条纸带的一端扭转180度,再和另一端粘起来,就会得到一条莫比乌斯带的模型。如果把两条莫比乌斯带沿着它们唯一的边粘合起来,你就能得到一个克莱因瓶了。
不过,这只是理论上得到一个克莱因瓶的方法(市面上卖的克莱因瓶,其实并不是严格意义上的克莱因瓶哦)。而实际上,在三维世界中,人类永远无法真的将两个莫比乌斯带的边缘完全连接起来,也就是说,克莱因瓶永远无法在现实世界中被制造出来。从理论上来讲,只有在四维世界中,克莱因瓶才会存在。
没有“内部”的瓶子,当然装不满
克莱因瓶最为奇怪的地方在于,它只有一个面,本质上就是一个“有外无内”的古怪东西。
试想一下,我们要想装满一个瓶子,一定是把瓶子的内部空间给填满,而如果说一个瓶子都没有“内部”,那又怎么能填得满呢?
字宙就是一个克莱因瓶?
有科学家大胆猜想,如果克莱因瓶真的没有边界,是无限的,那它能装下的不仅仅是全世界的水,可能连整个三维世界也能被轻松装下。甚至有科学家猜测也许宇宙就是一个克莱因瓶,因为宇宙确实跟克莱因瓶有不少相似之处,比如都没有尽头,都没有内外之分。