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克莱因瓶为什么装不满?克莱因瓶的水都去哪里了

发布时间:2023-07-29 00:47来源:奇趣网编辑:QiQu阅读: 当前位置:奇趣网 > 科学探索 > 手机阅读

克莱因瓶是数学领域的一种概念模型,被著名数学家菲利克斯克莱因首次发现,现实中所造出的克莱因瓶只是在三维空间里的勉强体现,因为真正的克莱因瓶只存在四维空间之中,可以说没有内外,这也就意味着毫无边界,当然就永远也装不满水,下面就跟着探秘志小编来看一看吧!

克莱因瓶的原理是什么?

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克莱因瓶是数学领域的一种概念模型,一种无定向性的平面,没有“内部”和“外部”之分,就像二维平面一样。在1882年的一天,著名数学家菲利克斯·克莱因发现了这个“瓶子”的存在,从此就以他的名字命名了克莱因瓶。克莱因瓶的结构可以简单的表述为,一个瓶子的底部有个洞,瓶子的颈部延伸到瓶子内部和瓶底的洞相连。

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它是一个没有边界,不分内外的物体,表面永远没有终结,一只小虫子可以从瓶底沿着瓶面直接飞到外面,而不用穿过瓶体。其实“克莱因瓶”最早叫做“克莱因平面”,是因为音译错误被误解,现实中所造出的克莱因瓶只是人们为了能在三维空间里体现出来,而勉强将瓶颈穿过瓶身所造的瓶子状物体,和理论上的“克莱因平面”的结构不完全一样,真正的克莱因瓶是在四维空间中才能表现出来的曲面。

克莱因瓶就是三维空间的莫比乌斯环

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为了更好的理解,就用莫比乌斯环来打个比方,相信莫比乌斯环大家都有听过吧,莫比乌斯环就是二维空间的平面经过180度的旋转,和另一端连接起来,只能在三维空间中表现,而克莱因瓶就像三维空间的莫比乌斯环,只能在四维空间中表现。

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就像你想从二维空间的圆中取出物体,只能穿过圆的边界才能拿到,但是在三维空间里就可以很容易的不绕过圆周将其拿出,也就是说如果我们想从三维空间的蛋壳中不打破鸡蛋取出蛋黄,只能从四维空间下手。也有人常因为莫比乌斯环的缘故,也拓展出了克莱因瓶的爱情意义。

克莱因瓶为什么装不满?

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有人曾用制造出来的克莱因瓶试验过,明明可以装满水,克莱因瓶理论就常常被人质疑是假的,但是别忘了我们存在的是三维空间,这个克莱因瓶并不是真正意义上的克莱因平面,只有在四维空间中,克莱因瓶才能实现不通过瓶身和瓶底的洞相接,才能真正的没有内外,毫无边界,既然都没有边界,当然就永远也装不满。

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爱因斯坦曾经提到过一个悖论,门内外的两个“你”在本质上都是你,所以说“里”即是“外”,要装满一个瓶子也就是要装满整个宇宙,但是宇宙哪里能装得满。对于生活在三维空间的人类来说,实在太难想象四维空间的产物,所以说真正的克莱因瓶到目前为止还没有人能造出来。

绝对零度是热能学上的最低温度,在现实中不存在,低至零下273.15度,关于能不能冻住光,有人说因为在绝对零度下,一切物质都会停止热运动,所以不能,但也有人运用逆推法,证明了当外部的绝对零度区域产生巨大的温度梯度时,光就无法正常传播,在下面就跟着探秘志小编一起来看看吧!

什么是绝对零度?

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世界上最冷有人居住的地方达到了零下70度,这已经是人类的极限了,而绝对零度则是热能学上的最低温度,但只是理论上的最低值,而热力学上以开尔文作为单位,而绝对零度就是开尔文温度标上的零点,也就是零下273.15度。在热力学的背景下,如果处于绝对零度的环境中,那么所有的热运动都将会停止,开尔文其实就像今天使用的摄氏度单位,1摄氏度就代表1开文尔。

真的存在绝对零度吗?

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物质的温度取决于物体内部的原子和分子等,这些粒子运动所产生的热能,也就是说粒子动能越大,物质的温度就越高,所以在理论上要想达到绝对零度,那么所有物质的运动都要降到最低,空间中完全没有物质运动,不产生任何热能,所以在现实生活中自然界的温度是无法达到绝对零度的,只能无限的接近它。据说宇宙最冷之地回力棒星云,就离原子绝对静止只差一度。

光的运动方式

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光虽然不是实体,但也算是一种能量,光源发出光就是在电子中获得了额外的能量,如果能量不足以让电子跳跃到更外层的轨道,它就会加速运动,并通过波的形式释放能量。生活中的光源分为三种,有热效应产生的光,还有原子跃迁产生的光以及物质内部带电粒子加速运动产生的光,也就是说要有光,就离不开物质的运动。光可以在真空,空气,水等透明的介质中传播,在量子学上,光线越强,所含的光子就越多。

绝对零度真的能冻住光么?

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第一种说法:不会

绝对零度几乎不可能达到,在绝对零度下,一切物质都会停止热运动,原子粒子几乎被冻结,而光最为一种能量,是有动质量的,当光子遇上绝对零度时,必然打破绝对零度中无粒子运动的平衡,所以就可以看做在光和绝对零度区域碰撞的那一刻就不是绝对零度了,所以绝对零度是不可能冻住光的。

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第二种说法:会

 

也有人用逆推法假设,如果光在绝对零度下依然传播,那么光子必须具备动能,才能传递,但是根据热力学原理,只要有原子运动则其中必定产生热能,那么光线投射的区域便不算是绝对零度,这时就会和外部的绝对零度区域产生巨大的温度梯度,导致光无法正常传播,发生色散,也就是被冻住。

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