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我们的人生甚至整个世界会不会是一个死循环?——莫比乌斯环

时间:2019-05-15 来源:晰雯91

下图中这张著名的梯子想必很多人都见过,它首尾相连,从视觉上看,似乎没有什么漏洞,但是你却永远走不到头。它被称为彭罗斯阶梯,是一个著名的几何学悖论,在现实中,根本无法存在这样的梯子。它违反了科学,几个正数相加,不可能等于零,那么只要台阶不是平的,首尾就永远会有高度差。

我们的人生甚至整个世界会不会是一个死循环?——莫比乌斯环

彭罗斯阶梯

但这些都是基于三维空间的,在三维空间中,这个梯子就是悖论!那么有没有可能真的存在这样的梯子呢?下面我们就来分析一下。

莫比乌斯环

这个环看似简单,每个人都能做出来,但却让人细思极恐。什么是莫比乌斯环呢?他是德国数学家莫比乌斯发现的,他将把一根纸条扭转180°后,两头再粘接起来,就形成了如下图中的一个环。为了看清楚神奇的事,我们可以将这张纸的正面和反面分别图上不同颜色,再扭转后粘接。神奇的一幕出现了,如果一直蚂蚁从任意一点出发,那么它一直沿着纸带爬行,会回到自己的起点,而且它完整经过了一张纸的正反两面!

我们的人生甚至整个世界会不会是一个死循环?——莫比乌斯环

莫比乌斯环

它不同于一个圆,如果纸带弯成圆环状的话,蚂蚁也能从起点出发回到起点,但是它爬过的都是一个面。而莫比乌斯环却经历了一个面的正反面。假如我们将这个莫比乌斯环放大得很大很大,那么在这个平面上的生物就会以为这个面就是一个平面。他们中有一群智慧超群的蚂蚁,开启了大陆地时代,通过一个叫“蚂哲伦”的天才环世界旅行,证明了原来他们的世界是一个环形的!

我们的人生甚至整个世界会不会是一个死循环?——莫比乌斯环

可惜,他们没有注意到居然还有莫比乌斯环这样的存在。这个时候,肯定有几只头脑异常的蚂蚁发现,那往垂直于纸带的方向走呢?不是立马就走到“世界的边缘”了?别担心,可怕的三维生物早就想到了!

我们的人生甚至整个世界会不会是一个死循环?——莫比乌斯环

克莱因瓶

莫比乌斯环仅仅是平面的一个方向形成了神奇的平面世界,但是往垂直方向就马上不行了,而克莱因瓶的出现,就彻底将一个平面完全给连起来了。如下图就是克莱因瓶,它由德国几何学大师菲立克斯·克莱因提出,这个神奇的瓶子,整体构成居然就是一个面,假如一只蚂蚁沿着平面爬,它看起来进入了瓶子的里面,但是绕了一圈之后,它会惊奇的发现,这个瓶子的内外居然是连通的,换句话说,它没有内外之分!

我们的人生甚至整个世界会不会是一个死循环?——莫比乌斯环

克莱因瓶

如果他们发明了罗盘,能够认准方向,那从瓶子上的任意一点出发,绕了一圈之后还是会回到原来的地方。无论什么方向出发都行。这个时候,蚂蚁世界中怀疑“蚂哲伦”的先知们通过实验终于相信,这个平面世界是圆的!

我们的人生甚至整个世界会不会是一个死循环?——莫比乌斯环

可惜,他们完全没想到,他们居然走遍了这个平面的正反两面,有那么一刹那,两只蚂蚁在同一个位置,但是一个在平面的上面,一个在平面的下面。这是因为蚂蚁并不是真正的二维生物,如果真的是二维生物的话,那么这个生物本身就是一个平面,它在正反两个世界,其实是完全相反的!

扭曲的三维世界

因为我们是三维生物,我们能够理解二维平面这种复杂的结构。我们大胆设想一下,我们的三维空间,会不会也有类似的结构!只是我们这种三维的生物根本无法想象,而四维生物其实看得一清二楚。

我们的人生甚至整个世界会不会是一个死循环?——莫比乌斯环

在那个可怕的三维空间中,我们怎么走也无法走出去。而且三维空间的“正反面”也是常人无法想象的。(至少我想不出来三维空间有没有类似二维的“正反面”)回到一开始的彭罗斯阶梯,这种死循环可能在三维里是不存在的,但是四维中,可能真实存在!

如果时间算另一个维度的话,那么我们的世界有没有可能从时间的这一头不断向前,最后却又回到了时间的开头!所有发生的事情,其实都是一个死循环!而这个空间的反面,可能发生了时间的倒流现象,而我们却一直以为时间是正着走的!

我们的人生甚至整个世界会不会是一个死循环?——莫比乌斯环

《恐怖游轮》

最后推荐电影——《恐怖游轮》,来体验下影视剧中脑洞大开的“莫比乌斯环”。