什么是莫乌比斯环

应该是莫比乌斯带吧 公元1858年，德国数学家莫比乌斯（Mobius，1790～1868）发现：把一个扭转180°后再两头粘接起来的纸条，具有魔术般的性质。 因为，普通纸带具有两个面（即双侧曲面），一个正面，一个反面，两个面可以涂成不同的颜色；而这样的纸带只有一个面（即单侧曲面），一只小虫可以爬遍整个曲面而不必跨过它的边缘！ 我们把这种由莫比乌斯发现的神奇的单面纸带，称为“莫比乌斯带”。 拿一张白的长纸条，把一面涂成黑色，然后把其中一端翻一个身，如同上页图那样粘成一个莫比乌斯带。现在像图中那样用剪刀沿纸带的中央把它剪开。你就会惊奇地发现，纸带不仅没有一分为二，反而像图中那样剪出一个两倍长的纸圈！ 有趣的是：新得到的这个较长的纸圈，本身却是一个双侧曲面，它的两条边界自身虽不打结，但却相互套在一起！为了让读者直观地看到这一不太容易想象出来的事实，我们可以把上述纸圈，再一次沿中线剪开，这回可真的一分为二了！得到的是两条互相套着的纸圈，而原先的两条边界，则分别包含于两条纸圈之中，只是每条纸圈本身并不打结罢了。 莫比乌斯带还有更为奇异的特性。一些在平面上无法解决的问题，却不可思议地在莫比乌斯带上获得了解决！ 比如在普通空间无法实现的“手套易位问题：人左右两手的手套虽然极为相像，但却有着本质的不同。我们不可能把左手的手套贴切地戴到右手上去；也不能把右手的手套贴切地戴到左手上来。无论你怎么扭来转去，左手套永远是左手套，右手套也永远是右手套！不过，倘若自你把它搬到莫比乌斯带上来，那么解决起来就易如反掌了。 在自然界有许多物体也类似于手套那样，它们本身具备完全相像的对称部分，但一个是左手系的，另一个是右手系的，它们之间有着极大的不同。 下图画的是一只“扁平的猫”，规定这只猫只能在纸面上紧贴着纸行走。现在这只猫的头朝右。读者不难想象，只要这只猫紧贴着纸面，那么无论它怎么走动，它的头只能朝右。所以我们可以把这只猫称为“右侧扁平猫”。 “右侧扁平猫”之所以头始终朝右，是因为它不能离开纸面。 现在让我们再看一看，在单侧的莫比乌斯带上，扁平猫的遭遇究竟如何呢？右图画了一只“左侧扁平猫”，它紧贴着莫比乌斯带，走呀走，走呀走，最后竟走成一只“右侧扁平猫”！ 扁平猫的故事告诉我们：堵塞在一个扭曲了的面上，左、右手系的物体是可以通过扭曲时实现转换的！让我们展开想象的翅膀，设想我们的空间在宇宙的某个边缘，呈现出莫比乌斯带式的弯曲。那么，有朝一日，我们的星际宇航员会带着左胸腔的心脏出发，却带着右胸腔的心脏返回地球呢！瞧，莫比乌斯带是多么的神奇！想必读者已经注意到，莫比乌斯带具有一条非常明显的边界。这似乎是一种美中不足。公元1882年，另一位德国数学家克莱茵（Klein，1849～1925），终于找到了一种自我封闭而没有明显边界的模型，称为“克莱茵瓶”（左图）。这种怪瓶实际上可以看作是由一对莫比乌斯带，沿边界粘合而成。因而克莱茵瓶比莫比乌斯带更具一般性。