いくつか疑問があるので、伺いたいです。
ちなみに数学は素人です

メビウスの輪やクラインの壺は有名ですが、

メビウスの輪→表と裏がつながる。 言い換えると2次元が3次元に変化する、といえるでしょうか?

クラインの壺→内と外がつながる。 言い換えると3次元が4次元に変化する、といえるでしょうか?

また2次元が3次元に変わるのがメビウスの輪、
3次元が4次元に変化するのがクラインの壺なら

1次元が2次元に変わるのが、円
0次元が1次元に変わるのが 線
でいいでしょうか?

つまり、円とは、1次元の線の、本来つながるはずのない端と端が、2次元空間でつながることによって生じている、といえるでしょうか?

また、線は、0次元の大きさのない点の、何かと何かがつながることで、一つ上の次元の線になっている、といえるでしょうか?
0次元の点の場合、何と何がつながって線になるのでしょうか?

そもそもこういうまとめ方は、ありでしょうか?


僕は高校程度の知識しかなく、空想のたぐいなので、疑問を浮かぶまま書きました。
とても馬鹿っぽい質問ですが、何でもいいのでお返事いただけたらと思います。
疑問てんこ盛りです。

ネットでは調べたですが、上のような系統の話は見つからなかったのでこちらで伺います。

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A 回答 (3件)

>メビウスの輪→表と裏がつながる。

 言い換えると2次元が3次元に変化する、といえるでしょうか?
うーん。なかなか微妙な表現ですが、
「メビウスの輪は、局所的(ミクロ的に)に見れば2次元なんですが、メビウスの輪全体を2次元平面に書くことはできません。メビウスの輪を実際に作るには3次元空間が必要です。」
で、上の「」の中の表現を、もうちょっと数学的な言葉にすると、
「メビウスの輪は、2次元の微分可能多様体であるが、2次元のユークリックド空間R^2に埋め込むことは不可能で、3次元のユークリッド空間に埋め込むことは可能」
て感じになるでしょうか。

同様に、「クラインの壷は、3次元多様体で、4次元のユークリッド空間に埋め込み可能」
「円は、1次元多様体で、2次元のユークリッド空間に埋め込み可能」
です。
真面目に勉強したいなら、「微分(解析)幾何」という分野の本を読むといいです。おそらく大学3年くらいで習う内容です。「多様体」「位相(トポロジー)」とかいうキーワードが出てきます。

>0次元が1次元に変わるのが 線
これだけは、上のような解釈ができない。

この回答への補足

今思いついたんですが、

0次元の点が線になるのは、
この世に自分だけしかないはずの0次元の点が、その自らとひっつくことで、1次元の線になる、というのはだめでしょうか?

感覚的にはこれはぴったりなんですが・・

数学は感覚ではない・・・ですよねー。

補足日時:2009/05/14 13:29
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この回答へのお礼

多様体ーーwikiでみたのですが、レベルが高すぎました。
大雑把にすら、今ひとつ、どうしてこういう概念が生まれるのかよくわからなくて。
これ以上入ると、言われるとおりまじめに勉強しないと無理ですねー。
僕は微分積分の定義がどーーしても釈然としなくて、そこでつまづいています。残念無念。

トポロジーのほうは、前から興味があって概念は知っていますが、これも厳密な話は理解できてません。

微分幾何学か~~。道は遠いなー。

>なかなか微妙な表現
ということは、大間違いではない、という程度に受け取っていいでしょうか?

0次元の点だけが、線にならない、というのは実に不思議ですね~~。

回答ありがとうございました!

お礼日時:2009/05/14 07:17

4次元が、XYZと時間という解釈には少々疑問が残る場合もあるんじゃないかと思うのですが・・・。



+1次元がどういうパラメータであるかという点について、必ずしも時間ではないと。

例えば、時間軸を含まない4次元図形も、4次元図形ですよね。
4次元図形は、ステレオグラムなどで3次元可視化もでき、コンピューター上で、アニメーションさせる事もあると思います。
その場合、アニメーションが時間の経過だと思うんで、今映っているものは何なのかという話になるんじゃないかと。
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この回答へのお礼

あ、はい

数学の疑問として質問させてもらったので、
ずーっと4次元5次元・・・と続くのは、これは空間図形の話で、ということでお願いします。

お返事ありがとうございました。

お礼日時:2009/05/14 13:29

一次元…点と線しか存在しない世界。


二次元…平面の世界。X軸とY軸
三次元…高さが加わった世界。X軸Y軸Z軸
四次元…時間軸のある世界。 

ではないかと思います。
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この回答へのお礼

お返事ありがとうございます!

ちょっと、回答の意味が見えないのですが。
ごめんなさい。たぶん質問文が下手だったかもしれません。

4次元の部分は、これは宇宙物理的な解釈の場合ですねー。

お礼日時:2009/05/14 07:12

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Qクラインの壺について

(カテゴリが間違っていたらすみません。)
本で、クラインの壺は私たちの住む世界では完全に実現することは出来ないと読んだのですが、インターネットで検索してみると、クラインの壺が売ってるんです。↓
http://www.kleinbottle.com/
確かにクラインの壺になっています。
これは本の情報が間違っていたということでしょうか。

Aベストアンサー

メビウスの輪の立体版がクラインの壷です。

短冊状の平面両端をひねって裏と表をなくしたものがメビウスの輪です。
同様にクラインの壷はシート状の平面をひねって(?)裏と表がをなくしたものがクラインの壷です。

当然、メビウスの輪は2次元(平面上)では作成不可能ですが3次元では作成可能です。同様にクラインの壷は3次元では作成不可能ですが4次元では作成可能です。

お尋ねのサイトで購入できるクラインの壷は3次元に投影したものです。
メビウスの輪を2次元(平面上)に投影すれば八の字になります。
(4次元のクラインの壷は途中で交差しません。)


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