關於莫比烏斯環,關於莫比烏斯環的幾個問題

時間 2022-02-22 22:55:11

1樓:匿名使用者

妙的麥比烏斯圈:  做幾個簡單的實驗,就會發現「麥比烏斯圈」有許多讓我們驚奇有趣的結果。

你弄好乙個圈,粘好,繞一圈後可以發現,另乙個面的入口被堵住了,原理就是這樣啊.

實驗1)如果在裁好的一張紙條正中間畫一條線,粘成「麥比烏斯圈」,再沿線剪開,把這個圈一分為二,照理應得到兩個圈兒,奇怪的是,剪開後竟是乙個大圈兒。

實驗2)如果在紙條上劃兩條線,把紙條三等分,再粘成「麥比烏斯圈」,用剪刀沿畫線剪開,剪刀繞兩個圈竟然又回到原出發點,猜一猜,剪開後的結果是什麼,是乙個大圈?還是三個圈兒?都不是。

它究竟是什麼呢?你自己動手做這個實驗就知道了。你就會驚奇地發現,紙帶不一分為二,一大一小的相扣環。

有趣的是:新得到的這個較長的紙圈,本身卻是乙個雙側曲面,它的兩條邊界自身雖不打結,但卻相互套在一起。我們可以把上述紙圈,再一次沿中線剪開,這回可真的一分為二了!

得到的是兩條互相套著的紙圈,而原先的兩條邊界,則分別包含於兩條紙圈之中,只是每條紙圈本身並不打結罷了。

關於麥比烏斯圈的單側性,可如下直觀地了解,如果給麥比烏斯圈著色,色筆始終沿曲面移動,且不越過它的邊界,最後可把麥比烏斯圈兩面均塗上顏色 ,即區分不出何是正面,何是反面。對圓柱面則不同,在一側著色不通過邊界不可能對另一側也著色。單側性又稱不可定向性。

以曲面上除邊緣外的每一點為圓心各畫乙個小圓,對每個小圓周指定乙個方向,稱為相伴麥比烏斯圈單側曲面圓心點的指向,若能使相鄰兩點相伴的指向相同,則稱曲面可定向,否則稱為不可定向。麥比烏斯圈是不可定向的。

麥比烏斯圈還有著更為奇異的特性。一些在平面上無法解決的問題,卻不可思議地在麥比烏斯圈上獲得了解決。比如在普通空間無法實現的「手套易位問題」:

人左右兩手的手套雖然極為相像,但卻有著本質的不同。我們不可能把左手的手套貼切地戴到右手上去;也不能把右手的手套貼切地戴到左手上來。無論你怎麼扭來轉去,左手套永遠是左手套,右手套也永遠是右手套。

不過,倘若你把它搬到麥比烏斯圈上來,那麼解決起來就易如反掌了。

「手套易位問題」告訴我們:堵塞在乙個扭曲了的面上,左、右手系的物體可以通過扭曲實現轉換。讓我們想象的翅膀,設想我們的空間在宇宙的某個邊緣,呈現出麥比烏斯圈式的彎曲。

那麼,有朝一日,我們的星際太空人會帶著左胸腔的心臟出發,卻帶著右胸腔的心臟返回地球呢!瞧,麥比烏斯圈是多麼的神奇!但是,麥比烏斯圈具有一條非常明顯的邊界。

這似乎是一種美中不足。公元2023年,另一位德國數學家費力克斯�6�1克萊茵(felix klein,1849~1925),終於找到了一種自我封閉而沒有明顯邊界的模型,後來以他的名字命名為「克萊因瓶」。這種怪瓶實際上可以看作是由一對麥比烏斯圈,沿邊界粘合而成。

「莫比烏斯帶」有點神秘,一時又派 不上用場,但是人們還是根據它的特性編出了一些故事,據說有乙個小偷偷了一位很老實農民的東西,並被當場捕獲,將小偷送到縣衙,縣官發現小偷正是自己的兒子。於是在一張紙條的正面寫上:小偷應當放掉,而在紙的反面寫了:

農民應當關押。縣官將紙條交給執事官由他去辦理。聰明的執事官將紙條扭了個彎,用手指將兩端捏在一起。

然後向大家宣布:根據縣太爺的命令放掉農民,關押小偷。縣官聽了大怒,責問執事官。

執事官將紙條捏在手上給縣官看,從「應當」二字讀起,確實沒錯。仔細**字跡,也沒有塗改,縣官不知其中奧秘,只好自認倒霉。

縣官知道執事官在紙條上做了手腳,懷恨在心,伺機報復。一日,又拿了一張紙條,要執事官一筆將正反兩面塗黑,否則就要將其拘役。執事官不慌不忙地把紙條扭了一下,粘住兩端,提筆在紙環上一劃,又拆開兩端,只見紙條正反面均塗上黑色。

縣官的毒計又落空了。

現實可能根本不會發生這樣的故事,但是這個故事卻很好地反映出「莫比烏斯帶」的特點。

(接下來所講是關於實驗1,並將其與宇宙聯絡起來)

莫比烏斯環的奇妙之處有三:

一、莫比烏斯環只存在乙個面。

二、如果沿著莫比烏斯環的中間剪開,將會形成乙個比原來的莫比烏斯環空間大一倍的、具有正反兩個面的環(在本文中將之編號為:環0),而不是形成兩個莫比烏斯環或兩個其它形式的環。

三、如果再沿著環0的中間剪開,將會形成兩個與環0空間一樣的、具有正反兩個面的環,且這兩個環是相互套在一起的(在本文中將之編號為:環1和環2),從此以後再沿著環1和環2以及因沿著環1和環2中間剪開所生成的所有環的中間剪開,都將會形成兩個與環0空間一樣的、具有正反兩個面的環,永無止境……且所生成的所有的環都將套在一起,永遠無法分開、永遠也不可能與其它的環不發生聯絡而獨立存在。

莫比烏斯環、環0和生成的所有的環的六個特徵:

一、莫比烏斯環是通過將正反面其中的一端反轉180度與另一端對接形成的,也因此它將正反面統一為乙個面,但也因此而存在了乙個「擰勁」,我們在此不妨稱之為「莫比烏斯環擰勁」1。

二、從莫比烏斯環生成為環0需要乙個「演變的裂變」過程,此「演變的裂變」過程將「莫比烏斯環擰勁」分解成了因「相通」或「相連」從而分別呈現出「螺旋弧」向下和「螺旋弧」向上兩個方向「擰」的四個「擰勁」。這四個「擰勁」中的第乙個和第三個的「擰勁」將正面轉化為反面,而第二個和第四個的「擰勁」再將反面轉化為正面,或者說是,這四個的「擰勁」中的第乙個和第三個的「擰勁」將反面轉化為正面,而第二個和第四個的「擰勁」再將正面轉化為反面,使所生成的環0從而存在了「正反」兩個面。

三、從莫比烏斯環生成為環0的過程,還使環0具有了因相互轉換而最終呈現為同乙個方向上的、性質不同的四個「擰勁」。「演變的裂變」過程將莫比烏斯環的「莫比烏斯擰勁」分解成環0中的四個「擰勁」,「莫比烏斯擰勁」的「能」也被生成了環0中的這四個「擰勁」的「能」,但環0中的這四個「擰勁」的「能」是「莫比烏斯擰勁」的「能」2倍,新生成的1倍於「莫比烏斯擰勁」的「能」的方向與原來的「莫比烏斯擰勁」的「能」的方向相反。

四、從莫比烏斯環生成為環0的過程,還使環0的空間比莫比烏斯環的空間增大了一倍。

五、從環0生成環n和環n+1的過程,環0中的四個「擰勁」的「能」不會增加,但從環0的「裂變」中,每「裂變」一次會增加乙個環0的空間。

六、從環0生成環1和環2以及再「裂變」直至環n和環n+1後,所生成的所有的環n和環n+1都將套在一起,永遠無法分開、永遠也不可能與其它的環不發生聯絡而獨立存在。

從莫比烏斯環的三個奇妙之處和莫比烏斯環、環0以及生成的所有的環的六個特徵,我們得到奇妙的啟示:

一、無論將莫比烏斯環放在宇宙時空的任何地方,我們同樣也會發現莫比烏斯環之外的空間也只能是存在乙個面,因此,宇宙時空的任何空間之處也只存在乙個面。如果宇宙時空的任何空間之處只存在乙個面,那麼我們就可以認為宇宙時空中的任何一點與其它的點都是相通的,即整個宇宙時空是相通的,任何一點都是宇宙的中心,也是宇宙的邊緣,宇宙時空中的任何物質也都是一樣,也都處於宇宙的中心,也都處於宇宙的邊緣。

二:宇宙時空中的任何乙個點都可以通過「裂變」的方式無中生有2地生成乙個對立的陰陽兩性。無論生成的這乙個對立的陰陽兩性是否需要載體呈現出來,通過「裂變」的方式,無中生有地、生成的乙個對立的陰陽兩性,都需要乙個比原來的空間大一倍的空間,來體現這生成的、乙個對立的陰陽兩性。

三: 只要存在「裂變」就會使原來的莫比烏斯環不再以「本來面目」存在,或者說,原來的莫比烏斯環已經不存在了。從無中生有的、生成的、具有乙個對立的、陰陽兩性的環0「復原」成原來的莫比烏斯環,則需要化解乙個對立的陰陽兩性的面。

四、從莫比烏斯環生成為環0的過程,還使環0具有了因相互轉換而最終呈現為同乙個方向上的、性質不同的四個「擰勁」。我們得知,任何乙個肯定應該是乙個具有同乙個方向上的、有缺口的或說成是非絕對的否定之否定之否定之否定的向量(有一定方向的否定)過程。

五、從環0生成環1和環2以及再「裂變」直至環n和環n+1後,所生成的所有的環n和環n+1都將套在一起,永遠無法分開、永遠也不可能與其它的環不發生聯絡而獨立存在。這說明宇宙萬物之間存在普遍聯絡的法則,而且任何一點或乙個事物都與其他所有的宇宙萬物相通相連,是不可分割的、不可遺漏的。

六、宇宙萬物從最終起源上來講是沒有任何差異的,均起源於只有乙個面的空間或者說沒有任何面的狀態。因此也可以說宇宙萬物都是從無中生有中而來,只不過是在演變的過程中呈現出差異而已。

七、在莫比烏斯環生成為環0的「裂變」過程中,無中生有的增加生成原有「擰勁」中的1倍的新的能量,也就是說在新產生的一對陰陽兩性關係體的過程中的「裂變」不遵循「能量守恆原則」;而之後的所有的宇宙萬物的再「裂變」只能使宇宙的時空增大,不再生成新的能量,而且在「裂變」中必然遵循「能量守恆原則」。

八、宇宙時空中的任何乙個點都可以通過無中生有的方式第一次生成陰陽兩性,然後再分別以剛生成的陰陽兩性為基礎生成第一次的陰陽兩性的兩個物質,第二次、第三次……直至永無窮盡。

2樓:匿名使用者

不能,但克萊因瓶可以剪成兩個莫比烏斯環。

關於莫比烏斯環的幾個問題

3樓:斯彌

1.最後整個都成了紅色,說明它只有乙個面

2.最後回到了那個點,說明它只有一條邊

這玩意讓我著迷了好一陣子

4樓:匿名使用者

1.全是紅的了,這說明它只有1個面。

2.又回到那個點了,說明它是1個整體,即只有1條邊。

給你個資料,很全的

莫比烏斯帶所蘊含的意義

5樓:guxuecan劍

生活中的意義:

如果帶的兩面代表兩個獨立事物,那莫比烏斯帶最大的意義就是象徵著融合,既可以代表愛情,巨集觀上看又可以象徵著兩個世界的交融,乙個星球到達另乙個星球是否有這樣一條莫比烏斯路。

哲學上的意義:

1、兩面即一面。即矛盾的對立統一。

2、沿中線剪開,第一次,得到乙個更大的環;第二次及以以後,每次得到兩個互相巢狀的環。即世界是普遍聯絡的。

數學上的意義:

莫比烏斯帶是一種拓展圖形,它們在圖形被彎曲、拉大、縮小或任意的變形下保持不變,只要在變形過程中不使原來不同的點重合為同乙個點,又不產生新點。

換句話說,這種變換的條件是:在原來圖形的點與變換了圖形的點之間存在著一一對應的關係,並且鄰近的點還是鄰近的點。這樣的變換叫做拓撲變換。

拓撲有乙個形象說法——橡皮幾何學。因為如果圖形都是用橡皮做成的,就能把許多圖形進行拓撲變換。

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