要知道真正的克莱因瓶是不分“内外”的。并且,在三维中所看到的插入瓶身当中的瓶颈,其实在拓扑图形中并没有这样“相交”。准确来说,这个瓶颈是通过第四个维度,来与瓶底实现相连的。
表面上看,莫比乌斯环和克莱因瓶都是人们利用神奇的几何创造出来的东西。但是从实质上来说,二者涉及的维度是有巨大差别的。
如果说莫比乌斯环体现的是从二维向三维的跨越,那么克莱因瓶体现的就是从三维向四维的跨越。
而人类相对四维空间来说属于低维生物,因此在三维生物的认知领域中只有长宽高,其余更高的空间结构即便真实存在,我们也无法看到。
所以人类无法制造克莱因瓶,真正的原因就在于维度难以跨越。
而要理解克莱因瓶,则是需要了解一些拓扑学的基础知识。拓扑学是研究几何形状在连续变形下的性质的学科。它不关心形状的具体度量,而是关心形状的某些特征在变形下是否保持不变。
而克莱因瓶也是拓扑学中的一个经典例子,因为它展示了一种特殊的性质,也就是表面的连续性。在拓扑学中,将克莱因瓶称为一个紧致的非定向曲面。这意味着它可以被视为一个封闭的曲面,而且没有方向的概念。
然而如果克莱因瓶是一个容器,被四维生物制造出来了,那么将水倒进去会发生什么呢?这个问题其实涉及到了克莱因瓶的拓扑性质。尽管可以想象水会在克莱因瓶里装满,但实际上这是不可能的。
想象一下,如果你在克莱因瓶的一个点倒入水,水会顺着表面流动。但是,由于克莱因瓶的表面是连续的,水会一直流动,直到充满整个表面。然而,由于克莱因瓶的非定向性,我们无法确定哪一部分是上面,哪一部分是下面,因此水会不断地流动,永远也无法装满。
这个例子揭示了拓扑学中的一个重要概念,形状的某些性质在连续变形下是不变的。即使我们扭曲了空间,但其特定的性质仍然存在。
而凯恩他们所搞到的这个空间石头其实也是类似的道理,看上去是空间石头把飞船上的各个空间都改变了。
但是实际上却是只在各个舱们口增加了错位传送点而已。
(本章完)
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