神奇数学之只能存在于四个维度的物体,克莱因瓶在里面就是在外面
注: 在本文中,我将按照我的理解,用通俗易懂的语言来解释克莱因瓶。根据您的知识,所有概念、理论和预测可能会有所不同。:)
您知道普通瓶子有内部和外部部分。但是,当剥皮想要从瓶子的内部游荡到外部时,它必须穿过形成瓶口的唇缘。这是一个有趣的部分!克莱因瓶没有这样的概念。似乎是它的内部的东西与它的外部是连续的。
让我们深入挖掘一下! 什么是克莱因瓶?一个只能存在于四个维度的物体。 但是克莱因瓶的每一小块都是二维的。这意味着克莱因瓶是一个只能存在于 4 维空间的 2 维流形。 简而言之,瓶颈甚至没有碰到它就进入了身体。 如果你想做一个克莱因瓶,你可以从一根管子开始,然后把管子的一端翻出来,然后连接到另一端。因为管子里里外外连在一起,所以 克莱因瓶真的只有一面 。 克莱因瓶的特别之处在于:为了让"由内而外"的一端连接到"常规"的一端,克莱因瓶必须自相交。 这仅在 3-D 中成立,因为如果我们有 4-D,我们可以通过将克莱因瓶的一部分移动到第 4 维来移除交叉点。 我将尝试借助以下插图来解释音乐会:
克莱因瓶是通过将薄片的两侧连接起来形成一个圆柱体而形成的。然后,您可以将圆柱体的末端环回自身,使圆柱体的内部部分(绿色)和外部部分(灰色)连接在一起。 尽管它看起来像一个瓶子,但不幸的是,它没有任何容量。这意味着,它不能容纳任何液体。无论你倒入什么,都会再次回来。 克莱因瓶是谁发明的?克莱因瓶于1882年由德国数学家 费利克斯克莱 因发明。 他想象将两个 莫比乌斯环 缝合在一起,创造出一个没有边界的单面瓶子。
Felix Klein 的图像
当克莱因 1880 年成为莱比锡的教授时,他开始学习数学模型。他是一名几何学家。Felix Klein 以其在 非欧几里得几何方面 的工作而闻名。 将克莱因瓶切成两半会发生什么?如果把克莱因瓶切成两半,就有可能得到两个莫比乌斯环。
但是,也可以将克莱因瓶纵向切成两半,得到一个长圆柱体。 类似地,如果您将一个实心克莱因瓶纵向切成两半,您可以得到两个实心克莱因瓶或一个长实心环面,具体取决于切割方向。
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