克莱因瓶很诡异,地球的水倒进去也装不满,它或是四维空间的钥匙

  • 小编 发布于 2019-11-07 15:15:38
  • 栏目:科技
  • 来源:天文使者
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目前世界上已经确认存在四个维度空间,分别是零维、一维、二维和三维, 这四个维度空间都可以利用现有的物理知识进行解释和描述,作为地球上最高等级的生物,人类就生活在三维空间里面,所谓三维空间就是由无数个面组成的立体形状的空间。

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三维空间

在三维空间里面,如果用一个瓶子装水,很快就可以装满,而且无论这个瓶子有多大,只要人们往这个瓶子里面不间断的注水,总有一天会把瓶子装满,这种情况只适用三维空间,而科学家研究发现,在这个世界上可能存在比三维空间更高的维度空间,比如四维空间、五维空间、六维空间......甚至十一维空间,当然离人类最近,也是人类最感兴趣的高维空间是四维空间。

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四维空间

四维空间仅仅比人类生活的三维空间多了一个维度,因此人类总想试图找到四维空间的入口,不过由于人类受到三维空间思维的固化,人类不要说找到四维空间,甚至都不知道如何去描述四维空间的结构,现在比较科学的说法认为四维空间,其实就是在三维空间的基础上加上一个时间维度,虽然这个解释看起来很合理,但是这也仅仅是猜测而已,并不是确切的答案。

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实验室中的克莱因瓶

在三维空间,任何瓶子都能够装满水,但是科学家认为在四维空间,存在一个诡异的瓶子,这个瓶子容量非常大,即使把地球全部的水倒进去,瓶子也不会装满,这个瓶子就是著名的“克莱因瓶”,“克莱因瓶”理论的出现,让科学家看到四维空间存在的希望,甚至有科学家断言,“克莱因瓶”是人类打开四维空间的一把钥匙,那么究竟什么是“克莱因瓶”呢?

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克莱因瓶

所谓的“克莱因瓶”就是指一种没有定向性的平面,就好像二维空间的平面没有内外之分一样,“克莱因瓶”的结构也很诡异,它的结构是这样的:克莱因瓶的底部有一个洞,瓶子的颈部延伸后扭曲的插进瓶子内部,然后和瓶子底部的洞贯通,它没有边,表面也不会终结,也没有内外之分。虽然克莱因瓶看起来结构很简单,但是在现实生活中要想制造这样的瓶子是非常困难的,毕竟它是四维空间的产物,目前人类只能用电脑来还原它的模型结构。

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克莱因瓶结构图

为什么克莱因瓶永远装不满呢?因为当水从瓶子的洞倒进去的时候,水可以通过内部直接飞到外部空间,根本不需要穿过表面,因为瓶子根本没有内外之分,就有点像三维空间中的破瓶子一样,倒进去的水流了出来,唯一的区别是克莱因瓶倒进去的水是真的进到瓶子里面,而三维空间的水流到外部空间,这就是克莱因瓶的诡异之处,目前科学家还在深入研究克莱因瓶,因为它对人类了解四维空间有重要意义。

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