物理学上的奇迹:莫比乌斯环、克莱因瓶

从三维到二维: 莫比乌斯带

解释:数学意义上的;零伟表示点,一维表示线。二维表示平面,三维表示立体。

莫比乌斯圈是指一种单侧,没有定向的曲面。所谓单侧,也就是指仅有一个面。


可以动手做一下,将长方形纸条ABCD的其中一边AB固定,将CD扭转180°,然后再将AB与旋转后的CD粘合起来,所得到的环带便是有名的莫比乌斯圈了。

将一个莫比乌斯圈沿中间剪开,将这个圈一分为二,理应得到两个圈,但是剪开后却得到的是一个大圈。

既然莫比乌斯圈只有一个面,那么他也就具有其它许多环带所不具有的特性。

比如:如果沿着莫比乌斯带以一面用一种颜色涂抹,最后可以将它完全涂满。因为普通的纸面都有两面:正面和反面。如果只在一面上图,是不可能涂满整张纸片的。这也便是莫比乌斯带所具有的奇特的二维性质。

莫比乌斯带的延伸:克莱因瓶

由德国数学家克莱因所发明的克莱因瓶,具有着神奇般的二维空间的性质。因为瓶这个概念便是一个三维概念,它是一个立体的东西,有着里、外两面。而克莱因瓶却是一种平面的瓶,它有着和莫比乌斯带一样的性质,即只有一个面。这个物体没有“边”,它的表面不会终结。它也不类似于气球,一只苍蝇可以从瓶子的内部直接飞到外部而不用穿过表面(所以说它没有内外部之分)。


物理学上的奇迹:莫比乌斯环、克莱因瓶

莫比乌斯带和克莱因瓶所暗含的理论

如果让一只蚂蚁一只在莫比乌斯带中行走,那么它永远也走不出这个环。那是因为它走完一圈又回到了起点。

所以,莫比乌斯带所暗含的理论便是:无穷尽。

莫比乌斯带和克莱因瓶在数学、物理学、哲学等多个方面给了人们以启迪。它们是无数科学家追求真理所付出的辛勤与汗水的成果。它们同样也引起了物理学界一场关于空间理论的革新,是近代物理学上的一道光辉。

  

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