我们生活在三维空间,所见的一切物体都能够用长、宽、高来测量和描述,而维度的概念在近年来才渐渐得到了完善,多维空间对我们来说只停留于学术层面。
在此基础上,科学家们曾经对二维空间进行过一定的研究,并且提出了莫比乌斯带这种奇特的物体。随着“弦理论”的不断完善,人们才认识到宇宙的十一个维度,而克莱因瓶也成为一个新的话题。
作为跨越维度的两个物体,克莱因瓶和莫比乌斯带有异曲同工之妙,这个三维空间内的概念却与四维空间有一定的联系,因为人们永远无法找到它的内部。如果将一只蚂蚁放到克莱因瓶内,它将一直在其表面活动。
科学家表示,克莱因瓶具有无定向性,是拓扑学的重要成果之一,它具有二维平面的性质,却无法在三维空间中被制造出来,只能存在于计算机模型中。
克莱因瓶在三维空间中永远无法被制造出来,它的瓶底和瓶口相连,并且没有内外之分,再发达的技术也无法突破其中的瓶颈。作为一个只有在四维空间中才能表现出来的曲面,克莱因瓶只有某个节点处于三维空间,因此人们看到的克莱因瓶只是一个特殊的图案,在我们的脑海中可能会被构建出来,而人类没有突破维度限制之前,我们永远不能看到实物。
这意味着除非突破维度,人类完成从三维空间到四维空间的转化,否则我们对克莱因瓶的了解只能停留在理论上。而借助于相关研究成果,克莱因瓶或许可以成为我们研究维度的重要线索。
科学家们在研究维度的方面一直没有取得实质性的进展,不过这并没有打消科学家们的念头,仍然有很大一部分人相信,只有突破维度,人类才算完成了文明等级的进化。说不定我们一直在寻找的外星文明就存在于更高的维度,完整的宇宙也将因此呈现在我们面前。
无论如何,找到克莱因瓶的突破口或许能够成为我们探索宇宙的重要线索,三维空间未必会一直束缚人类的发展。
笔者:三体-小遥