“双层”莫比乌斯带

拓扑学是研究物体在扭曲变形(拉伸或皱缩)下保持不变的那些性质.与欧几里得几何不同,拓扑学不涉及大小、形状和刚体,它研究的是弹性对象, 这就是为什么人们说它是橡皮膜上的几何学.莫比乌斯带是 17 世纪德国数学家 A·莫比乌斯创造的,它是拓扑学研究的对象之一.取一张纸条,把它扭转半圈并将端头胶接在一起,一个莫比乌斯带便做成了.它是令人迷惑的, 因为它只有一个面,我们能用一根铅笔笔不离纸地描遍整个表面.

下面让我们考虑“双层”的莫比乌斯带.取两张叠在一起的纸条,把它们同时扭转半圈,然后把端头胶结在一起.整个看起来像是两条紧贴在一起的莫比乌斯带.然而果真是这样吗?

请做一个像上图那样的模型并检验一下:把你的手指放进两条带的中间隔层并让它移动,看会发生什么情形?再拿一支铅笔沿其中一条描画直至到达你出发点的背面,看又会发生什么情形?

如果你试着不让它们紧贴,又会发生什么呢?