宇宙空间理论

1、宇宙空间理论 高一一班 王鑫 许可 祖母悖论和平行时空 如果一个人真的如果一个人真的“返回过去返回过去”，并且在其外祖母怀他母亲之前就杀死了自己的外祖母，那么这个跨，并且在其外祖母怀他母亲之前就杀死了自己的外祖母，那么这个跨 时间旅行者本人还会不会存在呢？这个问题很明显，如果没有你的外祖母就没有你的母亲，如果没时间旅行者本人还会不会存在呢？这个问题很明显，如果没有你的外祖母就没有你的母亲，如果没 有你的母亲也就没有你，如果没有你，你怎么有你的母亲也就没有你，如果没有你，你怎么“返回过去返回过去”，并且在其外祖母怀他母亲之前就杀死，并且在其外祖母怀他母亲之前就杀死 了自己的外祖母。这就是了自己的

2、外祖母。这就是“外祖母悖论外祖母悖论”。 对于对于“外祖母悖论外祖母悖论”，物理界就产生了平等历史，物理界就产生了平等历史(也叫也叫“平行宇宙平行宇宙”)的说法。的说法。 这一理论中，世界不是只有一个，而是有许多平行的世界存在，按照如今的历史过程：罗马帝国时这一理论中，世界不是只有一个，而是有许多平行的世界存在，按照如今的历史过程：罗马帝国时 代、大英帝国时代、工业时代、第一次世界大战、第二次世界大战、如果将整个工业时代去掉，那代、大英帝国时代、工业时代、第一次世界大战、第二次世界大战、如果将整个工业时代去掉，那 至此以后的历史轨迹将会得到巨大的改变，或者两次世界大战都不会出现，又或者世界大战

3、将会在至此以后的历史轨迹将会得到巨大的改变，或者两次世界大战都不会出现，又或者世界大战将会在 我们的另外一个平行的世界里存在，也就是说另外一个世界如今的我们可能正在遭受着战争的阴影我们的另外一个平行的世界里存在，也就是说另外一个世界如今的我们可能正在遭受着战争的阴影 。这个时候。这个时候“外祖母悖论外祖母悖论”就有了合理的解释：一个人可以回到过去杀死自己的外祖母，但这将导就有了合理的解释：一个人可以回到过去杀死自己的外祖母，但这将导 致世界进入两个不同的轨道，一条中有那个人（原先的轨道），而另一条中没有那个人。致世界进入两个不同的轨道，一条中有那个人（原先的轨道），而另一条中没有那个人。 根据

4、多世界的理论，每当记录下一个观测结论或者做出一个决定时，就会出现一个道路分支。那当根据多世界的理论，每当记录下一个观测结论或者做出一个决定时，就会出现一个道路分支。那当 然，世界更寸步的分裂发生在量子层，即使原子中的一个电子从一个能量级变化至另一个能量级，然，世界更寸步的分裂发生在量子层，即使原子中的一个电子从一个能量级变化至另一个能量级， 或者说两个电子自旋的方向不一致也会导致不同的可能性发生而所有不同的可能性分裂出一个宇宙或者说两个电子自旋的方向不一致也会导致不同的可能性发生而所有不同的可能性分裂出一个宇宙 。李连杰的电影。李连杰的电影The one救世主里，就运用了救世主里，就运用了“平

5、行宇宙平行宇宙”的概念，把宇宙大约分为平行的的概念，把宇宙大约分为平行的 125个。个。 莫比乌斯圆环与维度 莫比乌斯圈(Mbius strip, Mbius band)是一种单侧、不可定向的曲面 。因A.F.莫比乌斯(August Ferdinand Mbius, 1790-1868)发现而得名 。将一个长方形纸条ABCD的一端AB固定，另一端DC扭转半周后， 把AB和CD粘合在一起 ，得到的曲面就是莫比乌斯圈，也称莫比乌斯 带。 公元1858年，两位德国数学家莫比乌斯和Johann Benedict Listing分 别发现，一个扭转180度后再两头粘接起来的纸条，具有魔术般的性 质。与普

6、通纸带具有两个面(双侧曲面)不同，这样的纸带只有一个面( 单侧曲面)，一只小虫可以爬遍整个曲面而不必跨过它的边缘！这一 神奇的单面纸带被称为“莫比乌斯带”(Mbius strip)。 物理唯独 事实上的物理维度是多样的，我们熟知的是三个空间维度和一个常听说的时间维度。物理中的维度 是从数学上定义的。而空间维度应当只有三维。零维向任意方向(方向是任意的)生长就形成了一维 线(直线)，一维线延法线方向(方向在一个平面内，所以是法平面,是二维的)生长就形成二维面，同 理，二维面延法线方向(方向固定了，在一直线上)生长得到三维体。而三维体在空间上已经没有生 长可能，用推论法可知,零维点有三维生长方向，

7、一维线有二维平面为生长方向，二维平面有一维线 为生长方向。生长方向随空间维度的升高而递减。三维体的生长维数为零。所以三维空间不可能生 长成四维空间，四维的称为时空，时间维度是独立在空间维度之外的物理维度。而这样的制造是可 以科幻一下的。然而也还是幻的成份多一点。因为不同维度的能量显然是不能交换的，否则永动机 就真是有根有据啦。 线是一维的，参数是点。 面是二维的，参数是线。 体是三维的，参数是面。 以此类推，以体为参数构成的空间就是四维空间，通常理解为时空，从很多书中可以看到类似的说 法。 那么以时空为参数构成的空间应该就是五维空间，我们人类能够感知的只有4维了。 第四个维度至今难以定论，但是

8、我们初步认为它是时间。） 莫比乌斯圆环与维度 莫比乌斯带本身具有很多奇妙的性质。如果从中间剪开一个莫比乌斯 带，不会得到两个窄的带子，而是会形成一个把纸带的端头扭转了两 次再结合的环（并不是莫比乌斯带），再把刚刚做出那个把纸带的端 头扭转了两次再结合的环从中间剪开，则变成两个环。如果你把带子 的宽度分为三分，并沿着分割线剪开的话，会得到两个环，一个是窄 一些的莫比乌斯带，另一个则是一个旋转了两次再结合的环。另外一 个有趣的特性是将纸带旋转多次再粘贴末端而产生的。比如旋转三个 半圈的带子再剪开后会形成一个三叶结。剪开带子之后再进行旋转， 然后重新粘贴则会变成数个Paradromic。 莫比乌斯带

9、常被认为是无穷大符号“”的创意来源，因为如果某个人 站在一个巨大的莫比乌斯带的表面上沿着他能看到的“路”一直走下 去，他就永远不会停下来。 由莫比乌斯圆环得到的克莱因瓶 在数学领域中，克莱因瓶（Klein bottle）是指一 种无定向性的平面，比如2维平面，就没有“内部 ”和“外部”之分。克莱因瓶最初的概念是由德 国数学家菲利克斯克莱因提出的。克莱因瓶和莫 比乌斯带非常相像。克莱因瓶的结构非常简单， 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，这个物 体没有“边”，它的表面不会终结。它也不类似 于气球 ，一只苍蝇

10、可以从瓶子的内部直接飞到外 部而不用穿过表面（所以说它没有内外部之分） 由莫比乌斯得到的克莱因瓶 克莱因瓶的维度意义 其实：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， 只好把它表现得似乎是自己和自己相交一样。事实上，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，而且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

11、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，这是一个事实上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。 推算四维空间的物体形态 从点线面体？ 四维空间的想象 四维以上的，属于高维模型。 高维模型，分数学与物理两个概念。 在数学上，多维有很多模型。理论上，维数可以很高，模型很多。但 是满足“交换不变”这一性质的很少，所以，有人认为四维空间是物 理维度的上限。但是，也有人认为会有更高物理维数。不断进行思考 ，这有益智力。因为受到物理条件的约束，