著名的「克萊因瓶」是什麼?為什麼將地球上的水倒進去也裝不滿?

网瘾少女 2022/11/17 檢舉 我要評論

綜述

隨著人類文明和智慧的不斷前進和發展,科學技術也有了顯著的飛躍,可是越是進一步探索,人們越會發現這個世界上存在著太多無法解釋的神秘現象和未知領域,甚至有很多是人類傾盡一生也無法解釋的,就比如宇宙的多維度理論。

在科學家眼中,人類以及人類所適用的一切器物都是處于一個三維世界當中,而放眼無盡宇宙,人類和地球又是最低等也是最微小的。由此來看,存在于理論中的高維空間到底是什麼樣子的呢,里面的生物或者物品和我們三維又有何區別呢?

今天就先來講一下來自四維空間的瓶子——克萊因瓶。

神秘的克萊因瓶

科學家們通過反復的研究和實驗發現,這個所謂的克萊因瓶的確是符合四維空間的相關理論的,不過以目前的技術水平還無法實現該瓶子的復刻,畢竟目前已經做出來的仿品實際上是可以裝滿的,但是實驗驗算的虛擬克萊因瓶是無法被裝滿的,即便是把地球上的所有水都傾倒進去也無法裝滿。

而這個瓶子最神奇的地方就在于它底部的洞,無論使用什麼辦法,從任何的角度,都無法讓水為之停留,就像人類制造用來計算時間的沙漏一樣,一旦開始就無法結束,直至沙子全部倒完。

科學家為了進一步探究其中的奧秘,曾耗時數年進行研究和討論,但始終沒有得出一個滿意的結論。

其實根據我們所熟知的相關理論,只要是容器都會有其相應的容積,在奇形怪狀的瓶子也可以通過公式計算出它能容納的物質含量。

如果真的有容器存不住水,那只能說明瓶子出現了漏洞或者空缺。可克萊因瓶卻打破了人類對于常規的認知,一個完整的克萊因瓶在沒有任何缺損的情況下仍然存不住水,這到底是什麼原因造成的呢?難道真的是受到所謂的四維空間的影響嗎?

四維空間

不少科學家在反復研究后得出結論,這個瓶子只有在四維空間中才能處于裝滿的狀態,換個角度思考,這個克萊因瓶實際上是不應該存在于人類的三維世界的,它應該是源于更高維度的領域,在那里才能解釋這一切人類無法解釋的謎團。

而且科學家還做過關于克萊因瓶的模擬實驗,而實驗的結果更是超出了所有人的預料。為了研究克萊因瓶的內部結構,科學家將一只小昆蟲放入瓶口讓它往里面跑直到找到出口,可沒想到的是, 小蟲子在里面繞了一圈之后竟然又回到了起點。

也就是說,這個所謂的四維瓶子實際上是沒有盡頭的,它沒有起點也沒有終點,受到更高維度的控制和影響,因此三維世界的我們即便用盡各種辦法也始終沒法將它們裝滿。

數學領域的解釋

從數學的角度出發,克萊因瓶也就是所謂的無定向平面,一個通俗的例子就是我們寫字繪畫用的二維平面,它是沒有內外之分的。

這個理念在剛剛提出的時候是德國的一名著名數學家克萊因發現的, 他發現這種瓶子和之前的莫比烏斯環十分相似,都是相當于無限空間的神秘物體。 而且克萊因瓶的結構是極為簡單的, 底部的大洞和長長的瓶頸就是它最大的特點。

與我們日常所能見到的瓶子不同的是,這個瓶子沒有邊界,也就代表著它的表面是無限延伸循環的,就像二維一樣,沒有內部和外部,從起點出發仍然能回到起點。

和同樣具有不可定向性的莫比烏斯環不同的是,我們談論的這個神秘的瓶子是具有相對密封的曲面,是沒有明顯的邊界的,莫比烏斯環可以被嵌入三維當中,而克萊因瓶卻只能在四維甚至更高到維度中進行探究。

很多人都猜測,所謂的克萊因瓶是否真實存在,是不是只是科學家們的一個猜想,它或許無法存在于這個世界上,或許存在于宇宙的最深處,但是無法被三維世界的我們所探查到,只有當我們買入更高維度之后才能發現它的秘密,才能真正研究出它其中蘊藏的能量。

結語

所謂的克萊因瓶和思維世界,實際上都是科學家們的猜想,只能存在于理論研究當中,而無法真正在實踐中加以證明,最起碼用我們目前的科技水平是無法達到這一高度的,但我們發現不了并不直接代表著這種東西是不存在的。

就像愛因斯坦所說的那樣,假如某一天,整個世界發生了重大的災難,只有你一個人存活了下來,那麼到了那個時候門外和門內實際上都只有你一個人,那麼所謂的門外是不是就等同于門內了呢。

這個其實也是科學家們對四維甚至更高維度空間的一種猜測,而克萊因瓶其實就是這樣一種存在,在愛因斯坦的解釋下,它的形象仿佛更鮮明了一些,所謂的門內和門外其實就是一個容器的內部和外部,而門內等同于門外,也就相當于克萊因瓶無內外的理論。

或許這個理論中的瓶子里裝著的不僅僅是無盡的水源,很有可能是我們整個三維的空間,也有可能是整個宇宙都被它所涵蓋,這些問題只有通過我們后續的不斷研究才能得出結論。

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