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數學文化:不能撫平的毛球

來源:網絡資源 文章作者:奧數網整理 2018-09-02 17:53:41

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  定理:你永遠不能理順椰子上的毛。

  想象一個表面長滿毛的球體,你能把所有的毛全部梳平,不留下任何像雞冠一樣的一撮毛或者像頭發一樣的旋嗎?拓撲學告訴你,這是辦不到的。這叫做毛球定理(hairyballtheorem),它也是由布勞威爾首先證明的。用數學語言來說就是,在一個球體表面,不可能存在連續的單位向量場。這個定理可以推廣到更高維的空間:對于任意一個偶數維的球面,連續的單位向量場都是不存在的。

  毛球定理在氣象學上有一個有趣的應用:由于地球表面的風速和風向都是連續的,因此由毛球定理,地球上總會有一個風速為0的地方,也就是說氣旋和風眼是不可避免的。

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