什麼是單連通空間與多連通空間,怎樣理解?

《超越時空》一書這樣講述:在通常的空間中,套索總是能被收縮到一點。如果套索可以收縮到一點,那麼空間就叫單連通的。然而,如果套索繞蟲洞的入口放置,他就不能被收縮到一點,事實上,套索進入了蟲洞。這種套索不可收縮的空間稱為多連通的。
上述這種理解方式有點抽象,總是無法更好的理解,希望能得到更具象的解釋,謝謝!


這個可以降維來類比思考

在二維中,如上圖 圖1、2就是單連通的在這個空間內的鎖套或曰任意封閉圖形都可以收縮為一點
而圖3中的鎖套則在收縮過程中勢必會受到「壁」的阻礙而不能收縮到一點,稱之為多連通三維空間也一樣,比如一個球型空間就是單連通的,而當這個空間有一個貫穿孔(這個孔屬於球外空間)時,環繞這個貫穿孔的鎖套自然不能收縮到一點


拓撲上關於連通有很多不同的概念:

  • 連通:沒有分離
  • 路徑連通:任意兩點間可連線
  • 單連通:沒洞(多連通:有洞)
  • n-連通:前 n 個同倫群為 0。

以上我沒有嚴格定義。他們互相之間都是不同的,逐行加強。
如果求準確理解,抱歉你還沒有必要的基礎。

我不知道《超載時空》是不是靠譜的書,但是套索的提法是標準科普提法,已經是最形象的了。
若還不滿意,我只能把維基上的 Simply connected space和 Wormhole的「示意圖」搬出來。
如果再有疑問,非常好奇,那麼就只能建議你去看拓撲教材了。


那個索套要沿著表面 無法離開表面的


推薦閱讀:

吃一小勺電子會怎麼樣?
為什麼在同樣的陽光照射下清晨的天空顏色不是和黃昏一樣黃色的?
如何用鍋形電視衛星天線自製射電望遠鏡?
現在廣義相對論中研究的克爾黑洞只是勻速轉動的,那麼具有進動和章動的黑洞度規會是什麼樣?
月球反射鏡為什麼不用一個大反射鏡,而是密集排列?

TAG:物理學 | 拓撲學 | 蟲洞 | 多維空間 |