欢迎光临散文网 会员登陆 & 注册

【不一定对系列】莫比乌斯环Möbius strip不是唯一一个只有一个面的结构体?

2023-02-22 13:59 作者:祭酒少司  | 我要投稿

最近我在研究莫比乌斯环,在莫比乌斯环的基础上做了一些延伸,然后发现莫比乌斯环不是唯一一个只有一个面的结构体,许多结构体只要具有一定的结构,那它就只有一个面。以下是我的结论,推导过程,以及相关的一些思考。我不是什么数学方面的学者,我不知道结论是否正确,也不知道在我之前有没有人提出过这个结论,但起码到目前为止,我不知道谁提出过,我也没有找到推翻这个结论的例子,如果有相关大佬看到了这篇文章,欢迎对此进行评论和指点,感激不尽

结论6:任意纸条相连,只要有某个纸条连在了正反两个面上,则由这些纸条形成的这个结构整体只有一个面。

(结论1~5在下文)

以下的三条结论1.,2.,3.均是在推导结论6的过程中得出的结论。在结论3的基础上,我再次进行尝试,发现不需要标准的莫比乌斯环也能出现只有一个面的结构体。

下图结构体也只有一个面。

一面结构体

结论1:在莫比乌斯环的基础上,连接一个纸条,纸条的两端连接在莫比乌斯环上,无论这个纸条的两端怎么连接,这个的纸条的正反两边同属一个面。

证明过程如下图,关于证明是否是同一个面的问题,由于后期面数较多,凭肉眼看很难确定是否是同一面,我在每张纸条的正反两面均标了数字,如在正面标1,反面相同位置标-1。如果在不原路返回的情况下,从1出发能顺利到达-1,然后回到1点,则认为在从1到-1,再到1的这一段路程是属于同一个平面。同样方法,可证明2到-2到2,3到-3到3。。。。。。

如果组成这个复杂结构的所有的数字点都是通的,则可证明该结构只存在一个面。

一面结构体


结论2:这条是1.的延伸:在莫比乌斯环的基础上,无论连接多少条纸条,只要纸条的两端连接在莫比乌斯环上,无论这些纸条怎样连接,这些纸条的正反两边均属于一个面。

证明过程如下图,我在一的情况下继续增加纸条,从而得出该结论。

还是一面结构体


结论3:基于2.的延伸:无论有多少个纸条,只要将纸条的两端连接在其他的纸条上,只要其中包含一个莫比乌斯环,则最后形成的立体图形,无论多复杂,都只有一个面。

证明过程如下图,我在2.的情况下,继续增加纸条,将纸条连接在新增的纸条上,而不是连载莫比乌斯环上,依旧发现是一个面,从而得出该结论。

尽管这么复杂,依旧只有一个面


下面的两个结论是对莫比乌斯环性质的一些结论:

 结论4:如果莫比乌斯环上有一只只会沿着环移动的2维蚂蚁,(人)拿一根针以下图中角度扎穿莫比乌斯环,蚂蚁将会发现环上有四个洞,四个洞大小两两对应。(假设2个洞大小为A,两个洞大小为B。A,B的大小可能相等。以蚂蚁的视角来看,洞的排列方式为ABAB)。


从二维的角度来看,被扎出4个洞的莫比乌斯环


结论5:在不折叠的情况下,常规的简单几何体被扎穿至多会在同一个面上留下2个洞,莫比乌斯环留下的洞至多是4个,莫比乌斯环留下的洞最多。


一些其他的想法:

莫比乌斯环以及我的一些研究都是二维与三维的关系,我想,如果再提升一个维度会怎样?四维的结构体如果存在的话,那四维结构体中是否会有特殊的结构体有一些特殊性质,比如四维的莫比乌斯环,或者四维的只有一个面的结构体?

如果存在四维的一面结构体(假设为M)的话,在四维的维度上,用一根针扎穿这个四维结构体M后,相比与其他普通的四维结构体而言,三维的蚂蚁是否会看到的“洞”要更多呢?


好了,以上就是我的思考,研究以及脑洞了。本系列的任何作品都未经允许,禁止转载(虽然应该也没人看)

 


【不一定对系列】莫比乌斯环Möbius strip不是唯一一个只有一个面的结构体?的评论 (共 条)

分享到微博请遵守国家法律