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莫比烏斯帶與克萊因瓶

 ymmt(安若子) 2009-03-21


 
莫比烏斯帶與克萊因瓶
 

ymmt 2009-03-21 摘編
 

  拓?fù)鋵W(xué)專家創(chuàng)造出了許許多多迷人的物體.德國數(shù)學(xué)家莫比烏斯( Augustus Mobius,1790-1868)所創(chuàng)造的莫比烏斯帶,便是其中之一.

  上圖所示的帶子是由一張紙條的兩端粘接而成.紙的一面成為帶的內(nèi)側(cè),而紙的另一面則成為帶的外側(cè).如果一只蜘蛛想沿著紙帶從外側(cè)爬到內(nèi)側(cè),那么它非得設(shè)法跨越帶的邊緣不可.

  上面這張圖所示的是莫比烏斯帶,它也是由一張紙條兩端粘接而成,不過,在粘接前扭轉(zhuǎn)了一下.現(xiàn)在,所得的紙帶已不再具有兩面,它只有單面.設(shè)想一只蜘蛛開始沿著莫比烏斯帶爬,那么它能夠爬遍整條帶子而無須跨越帶的邊緣.要證實(shí)這一點(diǎn),只要拿一支鉛筆,筆不離紙連續(xù)地畫線.那么,你將會(huì)經(jīng)過整條的帶子,并返回你原先的起點(diǎn).

  莫比烏斯帶的另一個(gè)有趣的性質(zhì),只要你沿著如下圖所示的帶子中央的虛線剪開便會(huì)發(fā)現(xiàn).請(qǐng)你不妨試試,看看究竟會(huì)發(fā)生些什么!

  莫比烏斯帶作為汽車風(fēng)扇或機(jī)械設(shè)計(jì)的傳動(dòng)帶,在工業(yè)上有著特殊的重要性.它比傳統(tǒng)的傳動(dòng)帶,在磨損方面,表現(xiàn)得更加均勻.

  克萊因瓶也像莫比烏斯帶那樣令人感興趣.克萊因(FelixKlein,1849-1925)是一位德國數(shù)學(xué)家.他設(shè)計(jì)了一種拓?fù)淠P停@種模型是一種只有單面的特別的瓶子.克萊因瓶只有外部而無內(nèi)部.它穿過自己.如果往里頭注水,那么水恰從同一個(gè)洞里溢出.

 

  在莫比烏斯帶和克萊因瓶之間有著密切的聯(lián)系.如果把克萊因瓶沿著它縱長(zhǎng)的方向切成兩半,那么,它將形成兩條莫比烏斯帶!

 
網(wǎng)上找的另兩張莫比烏斯帶
 
 

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