克莱因瓶，在四维世界才可能存在的瓶子

发布时间：2018-05-04 来源：家具生活点击：

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在物理界中，总是会有一些很神奇的东西。比如这个克莱因瓶，就是一个看起来很纠结的东西。可能初次看见，觉得没什么的，但实际上，克莱因瓶没有内外之分，它是一个只能存在于四维世界的东西，在现实生活中，不可能造出克莱因瓶的。

克莱因瓶没有内外之分

克莱因瓶看起来是个瓶子，然而实际上，在数学领域中，克莱因瓶是指一种无定向性的平面，比如二维平面，就没有“内部”和“外部”之分。在拓扑学中，克莱因瓶是一个不可定向的拓扑空间。克莱因瓶最初由德国几何学大家菲立克斯·克莱因提出。

在1882年，著名数学家菲立克斯·克莱因发现了后来以他的名字命名的著名“瓶子”。克莱因瓶的结构可表述为：一个瓶子底部有一个洞，现在延长瓶子的颈部，并且扭曲地进入瓶子内部，然后和底部的洞相连接。和我们平时用来喝水的杯子不一样，克莱因瓶没有“边”，它的表面不会终结。

克莱因瓶无法存在于现实世界

实际上，克莱因瓶不可能存在于现实世界，也是不可能图形的一种，就像潘洛斯阶梯一样。把克莱因瓶放在四维空间中理解是这样的：克莱因瓶是一个在四维空间中才可能真正表现出来的曲面。如果我们一定要把它表现在我们生活的三维空间中，我们只好将就点，把它表现得似乎是自己和自己相交一样。

克莱因瓶的瓶颈是穿过了第四维空间再和瓶底圈连起来的，并不穿过瓶壁。用扭结来打比方，如果把它看作平面上的曲线的话，那么它似乎自身相交，再一看似乎又断成了三截。但其实很容易明白，这个图形其实是三维空间中的曲线。它并不和自己相交，而是连续不断的一条曲线。

在平面上一条曲线自然做不到这样，但是如果有第三维的话，它就可以穿过第三维来避开和自己相交。只是因为我们要把它画在二维平面上时，只好将就一点，把它画成相交或者断裂了的样子。

克莱因瓶也一样，我们可以把它理解成处于四维空间中的曲面。在我们这个三维空间中，即使是最高明的能工巧匠，也不得不把它做成自身相交的模样;就好像最高明的画家，在纸上画扭结的时候也不得不把它们画成自身相交的模样。有趣的是，如果把克莱因瓶沿着它的对称线切下去，竟会得到两个莫比乌斯环。

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在爱因斯坦的相对论中，明确的有说到重力可以使时间变慢。而时间漏洞则是一位美国科学家所提出来的一种可以让时间停止的新方法，在此时间漏洞的试验中，是光线发生弯曲，从而产生时间漏洞。那么关于其中的原理以及关于穿梭时空的可能性是否存在呢？

时间漏洞的原理

人们一直以来都是穿梭时空抱有想象，但是根据外祖母悖论来说，时光倒流之类的应该是不可能发生的。但是时间漏洞一说，似乎又提供了关于穿越的可能性的探讨。爱因斯坦相对论认为，重力可以导致时间变慢。如今，美国康奈尔大学科学家提出一种让时间停滞的方案，即通过让光线发生弯曲，从而产生一个时间漏洞，至少从表面上看时间似乎出现了停滞现象。

专家认为，时间漏洞的时间透镜实验是首例真正产生时间间隙的实验，也是首例实现物体在空间和时间上同时隐形的实验。光线发生弯曲绕过目标物体而不是直接照射到目标物体上，这样光线就不会被散射并反射到观测者的视野范围之内，物体表面上看似乎消失了。

时间漏洞让时间静止

时光永远都在流逝，人们无法做到让时间静止，但是通过时间漏洞，似乎可能达成。在《自然》杂志的一篇关于时间漏洞的实验论文中，研究人员介绍了时间停滞的实验过程。探测器照射出一束激光束，然后激光束穿过一种名为“时间透镜”的设备。和传统的透镜能够在空间上将光线发生弯曲一样，时间透镜能够使得光线出现暂时的分隔(非空间上的)。“在时间域中，这是一种能够真正控制光束属性的方法。”