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一條無限長的繩子是否打不成死結?


搬運工:Line with a knot in $mathbb R^3$ isotopic to standard embedding $mathbb Rsubset mathbb R^3$?


這純屬定義問題吧。

無限長從此問題看應該理解成射影空間里的,其實就是起個封閉性,等價於圓。

打結的過程應當是同痕變換。

何為死結。應該是不能同痕到原來的曲線,或者說屬於另外的同痕等價類。

如果能打成死結,那麼就必然是同痕變換過去的,也就不是死結了。


感覺應該是拓撲的範疇吧,我不是學那個方面的,所以下面只是個人的看法,見諒。

直線如果兩端是無窮遠的話,其實這條線是個環。

一個環在連續映射下的像只能是環。環是不能打結的。


因為無限長的繩子你摸不到線頭啊。中間無論怎麼繞,都不是死結,都能逆著解開。


很有趣的題目。我來拋磚。
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題目太不清楚,我先來簡單補充下。(有惡趣味的請把繩子建成一個參數函數模型,用泛函或其他數學工具來嚴格描述…)
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繩:連續的線,表面摩擦力為零
打結:指保持繩子連續的前提下,通過連續變換到達一個形態,使得若此時將繩子兩端延長至無限長,不存在連續變化會使繩子變回初始狀態。
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證:在如上系統內任何連續變化都存在逆變化,而由於正變化沒有違反無限長的限制,所以逆變化也不會違反。證畢。
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聽起來像沒證啊…
好吧是這樣的。關鍵在於對打結的定義中用到了無限長的概念。如果換一種定義方法可能就需要再繞幾個彎。
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直觀理解為,無限長繩子限制了打結變化的能力。
另一種理解是,無限長繩子,打結只能從中間拉起來,而這樣的話,拉起來的那一點,左邊的繩子和右邊的繩子走過的路線本質上是一樣的。


這個問題挺有意思,我來更精確的解讀一下。

首先,這個繩子的形狀,實際上多邊形最終與圓形是等價的。
所以我們只做兩種假設:直線,圓形。

首先來看直線的情況:如果這根線是水平的話,我們可以有三個不同的觀測點,線的左端,線的中間,線的右端。

由於該直線無限長,所以如果有左端,就沒有右端,有右端,就沒有左端。

如果你位於直線的左端或者右端,則你可以握住線的一端,另外一端在無限遠,你可以打成死結。

如果你位於直線的中間,按照現有的物理規律你無法達到線的兩端,但是你可以將手中的這一段直線對摺,形成一個端點,然後對這個端點(實際上是雙線)打成死結。

然後我們來看圓形的情況。我們知道這根線的長度是無窮大,那麼這個圓的半徑也是無窮大。圓的每處都是直線。

但是這個無窮大的圓,仍然有兩個端點,如果你站在兩個端點處,則你可以同時握住線的兩端,可以打成死結。

如果你沒有位於圓的端點,這種情況與位於直線的中間是相同的情形,已經證明可以打成死結。

所以,在絕大多數情況下,可以打成死結。


以下僅提供證明思路

先來解釋一下『死結』,『活結』,如我在某條回答中評論一樣,我認為:

『死結』是指假設繩子摩擦力為0,拉動繩子任意一處向任意位置,均不能使扣環解開的意思,如果逆向解扣那沒有什麼扣環是解不開的吧,同理『活結』指在摩擦力為0情況下,向某一方向拉動繩子一端可以將結消除。
死結例圖


死結解不開的原因是內部形成了如此結構

使之左右拉扯時保持形態穩定,而此結構則必須採取頭部穿入的形式形成,而無限長的繩子不可能找到其一端從而進行穿入操作,故無限長繩子不可形成死結。


何為死結,中間揪出兩段打個結不就好了。比如一開始線條是「一」。。拿出兩段,做成「M」


我覺得大家對「死結」應該先做一下定義吧。
如果「死結」代表不破壞繩子的情況下,無法用力量打開的結,那這個問題就歸結為摩擦係數、繩的材質特性等的問題了,與長度一點關係都沒有,中間拉一段就隨便打死結了。
如果「死結」代表只拉兩頭、不動中間而打不開的結,那絕對光滑的圓環形繩子更有代表性,是打不出死結的。
至於無限長繩子,除了引出打結需要的時間無限長外,還真沒什麼存在的價值。


必須必須必須可以打成的!
既然無限長,那麼它也可以無限重。當它攢成比地球還大還重的球即便絕對光滑,地球那麼大的向心力等於在宇宙中形成了一個星球,請問誰能拉動星球?更別說解開了。

如果有絕對光滑的東西什麼東西能拿住它?還系它?哈哈,看似自相矛盾的兩個答案。

對於打不成死結,由於結本身就是所謂死的,所以也就沒有死結一說。這是個誤區!若是把死結說成是「結」或是「扣」可能就比較容易理解了。因為「結」與「扣」是截然不同的兩個事物。「扣」是分死扣與活扣的。被系扣的兩個繩頭能解開叫「活扣」,解不開的叫「死扣」。而這個扣至少由兩段繩線組成。其還可能由更多條繩線組成的。

若從摩擦力角度說,理論上沒有摩擦力 兩條繩線不管怎麼系都無法在一起,從而不能形成扣。所以說要想形成扣就必須是有摩擦力的。因為那是把兩條繩線由力的作用構造形成一條帶扣繩線的基礎。

然而「結」是由一條繩線形成的,即便這條繩線沒有摩擦力(絕對光滑),但其自身有結甚至無數個結也是可以的,這與摩擦力是豪無關聯的。只有系扣才需要摩擦力。所以沒有死活結一說。

平時人們常說的「系扣」 與「打個結」應該是其區別吧。概述總結,多條繩可以系扣,單條繩可以打結。


於是接下來可以重新解析這個題問的題幹了。


1.一條無限長的繩子是否打不成結。答案,否。雖其無限長卻沒說手裡是否有繩端,所以只要有繩端就可以將其纏個結。

2.一條無限長的繩子是否打不成扣?答案,否。隨便扯出兩段就能將其打個扣。

3.一條無限長的繩子是否打不成死扣?答案,否。死扣只與摩擦力有關,與繩長是否無限無關。

4.一條無限長的繩子是否打不成死結?請題主解釋死結是什麼?還有活結是什麼樣子?

5.一條無限短的蒼蠅拍是否打不成蒼蠅肚子上的一根毛?*~**!¥!#…%#。


在我給前面的答案點了無數個『反對』之後來自己回答這個問題。

先說自己的答案:不能
我無法用專業的知識來解答,比如排名最高的那個答案,完全看不懂的說。但是我可以換一個思路來做解答。下面用2種不同的思路來解釋。

一:把題目換成:『一根無限長的繩子中間有一個死結能否解開?
借用 @王奉理 答案中的圖,圖中上下兩端都是無限長的。


從這個圖中可以看出,是不能解開的。所以按照『還原論』的說法,無限長的繩子不可以打成死結,否則相應的死結必然可以通過還原論解開。還原論確實有其局限性,但是在機械方面還未發現。
但是這個思路有特殊的問題:死結只有這一種么?這個答案我就不知道了,但圖中是最簡單的一種。

二:繩子可以理解成『一維的空間』,題目就變成了『一維空間摺疊之後是否可以通過拉伸空間解開?』。
對此可能難以直接理解,因為一維上面有很多特殊的變化,比如我自己就拿了一根繩子嘗試了半天最後失敗了。
讓我們把題目擴展為『二維空間摺疊之後是否可以通過拉伸空間解開?』。這個問題可以拿一張紙做實驗。紙的摺疊方式很少,所以應該很容易就發現,無論中間怎麼樣摺疊,都可以通過拉扯邊界使紙撫平。
什麼?二維的紙怎麼打死結?看圖:
1:首先是在一維上簡單擴展二維,即第二維度長度很短,這是打死結如一維情況。
1:如下圖所示了


2:第二維度擴展開來。採用『摺扇子法』
2:如下圖所示




最後一步把兩邊的紙展開,就得到一個二維空間的死結。不論扯哪一邊都不能扯開。
二維空間雖然不能直接推到一維空間上面去,但是有一定參考作用。


~~~~~回答分割線~~~~~
下面開始反駁前面答案中所提到的死結情況。

一根無限長的繩子,中間摺疊一下便形成了所謂的『線頭』。

一根無限長的繩子,中間摺疊一下便形成了所謂的『線頭』。

然後用這個線頭打上一個結。但是注意,這個結不是死結。這樣來說明,設左邊(圖中為上面)一根線為A,右邊(圖中為下面)一根線為B,AB上各有一個螞蟻(

然後用這個線頭打上一個結。但是注意,這個結不是死結。這樣來說明,設左邊(圖中為上面)一根線為A,右邊(圖中為下面)一根線為B,AB上各有一個螞蟻(螞蟻有身長)同時前進,則兩個螞蟻可以始終保持在同一平面上(兩條平行直線確定一個平面),直到相遇。

但是對這樣的死結來分析,兩個螞蟻(螞蟻用身長)在中間交叉時卻發現不能在同一平面上。

但是對這樣的死結來分析,兩個螞蟻(螞蟻用身長)在中間交叉時卻發現不能在同一平面上。
~~~~~~反駁完畢~~~~~~
~~~~~~引申內容~~~~~~
換一句話來說,打死結必須改變當前所在空間『維度』。
繼續引申:無限長的繩子是幾維的?
實際中我們見到的繩子是存在在三維空間中的。只有另外兩個維度對於第三個維度來說很小而已。
那麼我們假設一個一維的繩子,中間可以打死結么?
答案是:可以。只要把繩子拉入二維空間中。
這個不好理解,繼續修改問題:假設一個二維的繩子(沒有厚度),中間可以打死結么?
答案是:可以。只要把繩子拉入三維空間中
把上面的那個圖做成二維投影。


這就形成了一個二維的繩子,把這個繩子拉成三維的就成了上面的死結。
然後才能理解上面一個問題:假設一個一維的繩子,中間可以打死結么?
上圖就是一個幾維的死結呢?這是一個好問題。我們想一想:這個二維的圖是三維中哪個維度無限縮小而成的?我們可以知道是垂直紙面的那個維度。所以這是一個既有長度又有寬度的線。在二維中這應該不是一條線,而在一維中可以。所以這是一個一維的死結(感覺這一段把自己繞進去了,等自己整明白之後再改)。然後把其投影到一維去就是下圖這樣的。

這就是一個一維的繩子,拉到二維可以形成一個一維的死結,拉到三維可以形成一個二維的死結。

這就是一個一維的繩子,拉到二維可以形成一個一維的死結,拉到三維可以形成一個二維的死結。

所以,要想給一條無限長的三維的繩子打死結,拉到四維去就好。

~~~~~回答分割線~~~~~
上面答案都是胡扯的!
因為剛剛看完《球狀閃電》,裡面提到的『所有物質都是空間的褶皺』這個觀點聽起來好像很厲害的樣子,所以就腦補了以上的全部答案。
切勿模仿!


"難道不是因為找不到兩頭嗎?"

實在忍不住,進行一下不嚴肅的吐槽???????


繩子對摺一下,就可以打雙股死結了。


這個問題的答案是無解。
由於題目中沒有關於摩擦力的假設和限定,所以先不管這根繩子有沒有摩擦力。對於死結的定義上面的回答中也有諸多爭議,但請大家先看看能不能打結再說吧!有一個回答中提到:既然是無限長,也就是無限重。這一點十分有理,也就是說,無論是想要打死結還是打活結,首先要有足夠的力來改變這根繩子的一部分所在的位置對吧?既然有無限重,就需要無窮的力量來牽扯這根繩子,目前沒有人擁有這種力量,也就無法證明這根繩子到底能不能打成死結。
有的人就會說,無限長的繩子也是不存在於現實中的,只是一種假設而已。那麼是不是可以假設有無窮的力量呢?這樣的話這個題目就可以繼續證明下去了。的確可以做這個假設,不過還有一個問題,這個無窮的力量什麼時候可以牽動無限重的繩子打好一個結呢?


意思就是無法接觸到繩子的兩頭吧?那樣的話肯定打不了死結


狡辯:將無限長的繩子打結時用的時間為無限長時,無法進入判定階段,結論處於無限等待被證明的不可知狀態。暴力破壞題目的前提保證了結論無法被證明,即得到了出題者失敗的結論。


可以打死結!這根繩子隨便挑兩段,這兩段繩子分別從中間摺疊,分別擰成兩根繩子的頭,就可以隨便打結了。所以lz的題是偽命題。

有人不明白,這麼說吧:把這根無限長的繩子,隨便找個點打折,你是不是可以得到一個頭(端點,把繩子看成線,那麼這就是射線)? 有了這個頭, 就可以在繩子上打死結了。 無限長的繩子,你可以得到無限個頭,打無限個死結。

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update: 以上打的不是死結。。。蝴蝶結。
好吧,也不是命題, lz的只是個問句, 我錯了。


那要看無限長是單向的還是雙向的,單向的是可以的,雙向的不行。


剛剛用紗巾試了一下,貌似可以。


沒限制摩擦力,談死結活結的都是耍流氓!


為什麼我覺得是相反的?

因為繩子如果交叉打結,需要繩子的一個頂端從結內穿過來解開
但是繩子是無限長的,無限長的繩子的一半也是無限長的。
那這樣,繩子的「頂」端是永遠都沒得頂端的了?
那繩子的頭頭穿不回去
結怎麼解?


1.既然是繩子,那就有兩個頭吧
2.捉住繩子的一端
3.打個死結


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