为什么人们说克莱因瓶造不出来?可那瓶子看起来好像可以造啊?

枯草随风飘动


你说的两个问题其实在本质上是一致的。

莫比乌斯环在二维空间无法观测得到,如果事先在起点做上标记,一个二维的人在莫比乌斯带上走一圈,他只会发现自己回到了原地,也就是对它来说,在莫比乌斯带上走一圈和在圆形外侧走一圈的效果是一样的,也就是说它没有办法分辨出两者的区别。

如果你知道莫比乌斯带的由来,你就会理解,本来内外分开的两个面,通过一种方式连接起来了,就像是通过可一个幽灵空间,其实这就是第三维度的作用。克莱因瓶是纯空间维度的第四维产物,假设这个克莱因瓶存在(考虑到莫比乌斯环很容易在三维空间被制造出来),我们可能在数千年内都只能通过它的二维投影获取这个思维空间的信息。

我们想要构想一个三维空间物体并不难,因为我们看到的东西结果大脑处理可以具有立体感,实质上人就是二维的图像而已。光线对三维空间的物体进行投影,得到正视图、侧视图、俯视图,我们可以比较容易想象出这个东西的形状,但是四维空间物体到二维平面图像,损失的是绝大多数细节信息,这意味着可能需要很大数量的投影图片才可以让我们真正试图构建这个克莱因瓶。

问题的答案就是,简单说来,你无法创造,因为你的大脑不够强大,你的生物进化结果只达到了你能够理解三维空间的水平,即使你不经意间创建了克莱因瓶,你也无法观测到,对于你无法观测和度量的事情,去探究为什么已经是变得没有太大意义。

当然,这非常有趣。


AnnPing


已经造出来了



奋青style1


因为你看见的实际上只是一个三维的投影,但克莱因瓶实际是四维的物体。克莱因瓶是科学家们臆想的一个物体,主要帮助我们理解四维的一些特性。

为什么不少人认为克莱因瓶容易造?

因为我们所有人看到的克莱因瓶简化后都是上图这样的,我们会清楚的看到扭转过来瓶体从瓶身中穿过。所以这个瓶子很容易造啊。比如下图这样。

看,一个克莱因瓶造出来了。

可是这完全只是一个三维认知的仿克莱因瓶,并不是德国几何学大师菲立克斯·克莱因 (Felix Klein)所描述的不分内外的奇异瓶子。

克莱因瓶实质是指一种无定向性的平面,就像莫比乌斯环一样,如下图

一个不分正反的扭曲循环的面。

而我们之所以能做出莫比乌斯环,是因为我们在一个三维空间中,在比二维多的一个维度中扭转这个平面,首尾相接就能搞定。

而克莱因瓶就是莫比乌斯环的三维升级版。

为什么实际上我们根本造不出来?

正如莫比乌斯环要在三维空间中才能制作出来,克莱因瓶就必须在四维空间中才能制作出来。没有多出来这一个维度空间,我们无法扭转三维的物体使它首尾相接。

所以克莱因瓶实际上是四维空间中的一个扭曲的面。

真正的克莱因瓶是不会和瓶体相交的。这样的形象,作为三维世界的我们,只可意会不可言传,当然更不可图绘。

但我们又有极强的表现欲啊,画不出真的模样,就搞个高仿嘛。

所以对于那些只是看到我们画的高仿图,而没有了解克莱因瓶真正含义的人来说,这个瓶子制作其实很简单嘛,实际上我们与克莱因瓶隔着无法逾越的天堑鸿沟。

克莱因瓶的意义是什么?

人类之所以比其他生物优秀,就是我们总是敢于去思考一些挑战现实的事情,也喜欢去设计许多的思想实验。

而克莱因瓶就是几何大牛菲立克斯·克莱因设计出来挑战四维空间认知的神器,我们把不属于我们这个世界的东西通过想象去刻画出来,以锻炼我们的思维能力。

“如果能拥有一个没有正反的平面,为什么不能拥有一个没有内外的三维立体?”

这就是菲立克斯·克莱因用克莱因瓶给人类提出的一个空间思考命题。

总结一下

克莱因瓶能不能造出来其实不重要,重要的是能不能想到,作为探知宇宙才刚刚起步的人类,谁知道真正的宇宙到底是什么样子的?

整个人类文明不过还是一个坐在宏大宫殿角落里画着小圈圈的孩子而已。


想法捕手


在回答这个问题之前,我们先来看一下什么是克莱因瓶?克莱因瓶,是1882年由著名的数学家菲利克斯·克莱因发现的,所以就命名其为“克莱因瓶”。


它是像球面一样封闭的曲面,但它只有一个面,在数学中它是一种无定向性的平面。克莱因瓶的结构就可以表述成,在瓶子的底部有一个洞,延长瓶子的颈部并扭曲地进入瓶身,进而和瓶内底部的洞相连接。可以说,这种物体是没有“边”的,它的表面不会终结。那么,为什么我们制造不出来克莱因瓶呢?

克莱因瓶说到底其实是科学家们的一种构想,它是存在于四维空间中的,而我们人类现在所处的是三维空间。从克莱因瓶的构造来看,它的瓶颈与瓶底相连接,所以这个瓶子与我们现实生活中的瓶子是不同的,它是否能装水还都是未知的。



不仅如此,克莱因瓶的造型也是非常奇特的,它没有瓶口,没有瓶底,科学家们曾试图制造过,却没有一个能够成功的。因为克莱因瓶是一个不可定向的二维紧流形它瓶颈上与瓶身上的某些点是占据着三维空间中的同一个位置的,所以说它是不可能在三维空间中存在的,这也是科学家们制造不出它的原因。



克莱因瓶只有在四维空间中才能得到实现,在四维空间中它的曲面才能得到展现。克莱因提出的这个拓扑学中的奇特物(克莱因瓶)也只是一种不可能的设想罢了,它根本没有内外之分,所以无论现在的技术多么高超,也是无法制造出这种虚拟的克莱因瓶的。


阿菜科普


反正按你们这个图来做!我用矿泉水瓶加热熔枪就能做出来!!!!这有难度么?



庫克666


咋造不出来?



早班扛把子


这个问题,就像是说为什么宇宙是多维空间,但我还是不能时空穿越一样。

克莱因瓶不是造不出来,而是在我们生活的三维空间制造不出来,因为严格意义上说,它不属于三维空间,克莱因瓶是人凭借想象在四维空间才可实现的构想,从描述我们就能看出克莱因瓶是不存在瓶底的,说的通俗一些其实是瓶口就是瓶底。那么,我们不去看克莱因瓶的样子,单纯凭空想象,一个瓶口就是瓶底的瓶子,当然水是无法注满的。


那么为什么在三维空间中克莱因瓶是不存在的呢?

是因为克莱因瓶是一个不可定向的二维紧流形,从克莱因瓶的图示上我们会发现一个问题,之所以这个瓶子没有瓶底,是因为它长长的瓶颈与瓶身是相交的,也就是占据了同一个位置。

但实际上,那是因为二维平面图无法表示克莱因瓶的曲线,实际上克莱因瓶在四维空间中是一条完整的曲线,并不穿过瓶壁,但在三维空间中,因为无法被表达,所以才画成相交的二维图,从这点来说也就能知道为什么这个瓶子在三维空间根本不可能被造出来,因为根本无法存在。


未泯双瞳


瓶子可能没有什么特别,所有瓶子都会有装满的时候,但是这仅仅存在于我们生活的三维空间。今天我们来了解一下克莱因瓶,一个永远装不满的瓶子。


随着对宇宙探索的深入,我们了解到了很多未知的领域,而人类所处的环境其实就是宇宙中的一个三维空间,相对于其他纬度来说还是比较低级的。

克莱因瓶看起来就是三维空间的一个大奇葩,之所以装不满水是因为克莱因瓶本身是封闭的,其底部有一个洞,而且克莱因瓶是没有内外之分的,从侧面看,就是一条曲线,即便物体穿过的方向不同,最后到达的终点都是一样的。所以说克莱因瓶的瓶颈是就是四维空间,然后和瓶底圈连起来的,不穿过瓶壁。



克莱因瓶看着也和普通的瓶子没有什么区别,但是我们看到的只是它在三维世界的投影,也只是一个模型而已,真正这种扭曲的克莱因瓶是无法在我们所处的三维空间中制造出来。

三维空间和四维空间虽然只差了一个纬度,但是我们现在对四维世界甚至都无法想象出是什么样子,就像我们在平面中非要制造一个球体一样。


莫比乌斯环,在二维世界无法实现的事情在三维世界却可以做到。

在克莱因瓶中,会发现从正面到背面然后又从背面到正面是永远走不出去。

假如在克莱因瓶里面装满了水,里面的液体就可以内外进行循环的。在一个封闭的空间中水进行内外的循环,而这在人类所处的三维空间里是不可能实现的,需要四维空间才可以的。

如果想要制造出克莱因瓶那么我们人类文明就必须在三维的基础上增加时间轴的概念,也就是尽快达到四维空间。


星球上的科学


为什么人们说克莱因瓶造不出来?可是那瓶子看起来很好造啊?

克莱因瓶是四维空间才能存在的。而我们人类是三维空间。所以你看到的克莱因瓶是三维空间的投影。

所以你看起来像是很好照的,实际上克莱因瓶想要造出来是很难的。现在造的克莱因瓶实际上是三维空间的投影,不能像我们所说的一样,把整个太平洋的水装进去都装不完。也就是假货,水货。不能把整个太平洋的水装进去。

现在你了解了吧?

来总结一下。

克莱因瓶是只能存在到四维空间,而我们看到的克莱音频实际上是三维空间的投影。现在照的克莱音频根本不可能。把整个太平洋的水装进去都装不完。


最后别忘了关注


探索无尽的宇宙


先看看现实中所谓的克莱因瓶到底什么样子,如下图:

这是克莱因瓶的一个典型图例,其他克莱因瓶也是大同小异,本质上是一样的。这种瓶子可以制造出来吗?当然可以,制造出来并不难,其实它就是一个比较复杂的瓶子而已,一个通过自己与自己相交首尾相连的弯曲瓶子。

说白了,并不是理论上真正的“克莱因瓶”,它也不可能装下无限多的水。理论上的克莱因瓶如果存在,确实可以装无限多水,为什么?因为理论上的克莱因瓶没有内外之分,也可以说内就是外,外就是内,当然可以随便装水!

理论上的克莱因瓶确实是首尾相连的,但远不是图片中那样的连接方式,是穿过四维空间后首尾相连的,并不是通过本身的相交相连。但由于在三维空间里,无论如何我们都无法描述穿过四维空间的首尾相连,只有通过自身的相交来想象!

所以,不是说克莱因瓶肯定不存在,而是说它存在的前提是四维空间必须存在,如果四维空间不存在,克莱因瓶就肯定不存在。克莱因瓶是四维空间里的事物,并不是三维空间的产物。所以,不要幻想在我们的三维空间制造出所谓的克莱因瓶,那是不可能的。市面上所谓的克莱因瓶其实也就是比较复杂一点弯曲的瓶子而已,不信的话你可以买一个看看!

那么,四维空间到底存不存在?只能说,四维空间是数学上的概念,也是一种假想概念,在长宽高的基础上多一个维度(不是时间),这个维度在哪里?真的存在吗?我们只能想象猜测,甚至连想象都想象不到!要想用严谨的科学去证明目前看来是不可能的!


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