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莫比乌斯带与克莱因瓶

  • 日期:2009-10-22 08:35
  • 来源: 互联网
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  拓扑学专家创造出了许许多多迷人的物体.德国数学家莫比乌斯(Augustus Mobius, 1790—1868) 所创造的莫比乌斯带, 便是其中之一.

  上图所示的带子是由一张纸条的两端粘接而成.纸的一面成为带的内侧, 而纸的另一面则成为带的外侧.如果一只蜘蛛想沿着纸带从外侧爬到内侧, 那么它非得设法跨越带的边缘不可.

  上面这张图所示的是莫比乌斯带, 它也是由一张纸条两端粘接而成, 不过, 在粘接前扭转了一下.现在, 所得的纸带已不再具有两面, 它只有单面.设想一只蜘蛛开始沿着莫比乌斯带爬, 那么它能够爬遍整条带子而无须跨越带的边缘.要证实这一点, 只要拿一支铅笔, 笔不离纸连续地画线.那么, 你将会经过整条的带子, 并返回你原先的起点.

  莫比乌斯带的另一个有趣的性质, 只要你沿着如下图所示的带子中央的虚线剪开便会发现.请你不妨试试, 看看究竟会发生些什么!

  莫比乌斯带作为汽车风扇或机械设计的传动带, 在工业上有着特殊的重要性.它比传统的传动带, 在磨损方面, 表现得更加均匀.

  克莱因瓶也像莫比乌斯带那样令人感兴趣.克莱因 (FelixKlein, 1849—1925) 是一位德国数学家.他设计了一种拓扑模型.这种模型是一种只有单面的特别的瓶子.克莱因瓶只有外部而无内部.它穿过自己.如果往里头注水, 那么水恰从同一个洞里溢出.

  在莫比乌斯带和克莱因瓶之间有着密切的联系.如果把克莱因瓶沿着它纵长的方向切成两半, 那么, 它将形成两条莫比乌斯带!

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