人体拓扑学：人体上终究有多少个孔洞？

  你或许以为人体有许多孔洞，但当细心考虑什么才算作孔洞时，这一个数字就会大幅减缩。人体极为杂乱，具有若干开口和若干出口。但每个人到底有多少个孔洞？

  这听起来是个简略问题——列出一切开口再相加即可。但是一旦开端考虑以下问题，工作就变得杂乱起来：孔洞的切当界说是什么？任何开口都管用吗？以及为什么数学家分不清吸管和甜甜圈？

  在开端计数前，咱们需就孔洞的界说达到一致。英国曼彻斯特城市大学数学讲师、自在数学传播者凯蒂·斯泰克尔斯告知兴趣科学网站，数学家用孔洞指代相似甜甜圈中心的孔——那种贯穿物体从一侧通向另一侧的孔洞。

  但假如你在海滩挖洞，方针显着不是挖穿地球。多数人了解的孔洞是固体外表的洼陷。斯泰克尔斯指出：这并非真实的孔洞，由于它有止境。

  相同，英国数学传播者詹姆斯·阿瑟解说：在拓扑学中，孔洞指贯穿性孔洞，即你能将手指穿过整个物体。就像英法海底地道工程，开始从两头开挖开口，但当两条地道贯穿时，它就变成了实质不同的物体（阿瑟和工程师称之为贯穿孔）——好像吸管或两头开口的管道。

  若问询吸管有几个孔洞，你会得到形形色色的答案：一个、两个，乃至零个。这源于咱们对孔洞的浅显了解。

  要取得一致答案，能凭借数学。物体分类问题正是拓扑学的研讨领域。斯泰克尔斯标明，对拓扑学家而言，物体的详细形状并不重要，拓扑学更重视形状的根本特色及物体在空间的衔接办法。

  在拓扑学中，物体可按孔洞数量分组。例如，拓扑学家以为高尔夫球、棒球乃至飞盘没有差异——若它们都由橡皮泥制成，理论上可通过揉捏拉伸彼此转化，且无需发明新孔洞、关闭现有孔洞或粘合不同部分。

  但是拓扑学家以为，这些物体与贝果、甜甜圈或篮球框有实质差异，后者中心都存在贯穿孔洞。八字形物体（双孔）与蝴蝶脆饼（三孔）又是不同的拓扑目标。

  了解吸管问题的数学家思路有个奇妙办法：阿瑟主张幻想吸管由橡皮泥制成。将吸管顶端渐渐向下揉捏到底部，保证中心孔洞坚持敞开，终究会得到甜甜圈形状。数学家称之为吸管与甜甜圈同胚。

  吸管细长的外观份额及两头开口间隔较远的特色，或许让人倾向于以为有两个孔洞。但对拓扑学家而言，贝果、篮球框和甜甜圈都与单孔吸管拓扑等价。斯泰克尔斯着重：吸管的孔洞彻底贯穿全体，另一端开口仅仅同一孔洞的反面。

  运用拓扑学的孔洞界说，咱们再来讨论开始的问题：人体有多少个孔洞？先罗列一切开口：显着的包含嘴巴、尿道口、肛门、鼻孔和耳道。部分人还有乳管和。

  还有四个较荫蔽的开口：接近鼻侧的眼睑旮旯各有一个泪点，共四个泪小点，担任将眼泪引流至鼻腔。更微观的还有排出汗液、排泄皮脂的毛孔。人体有几率存在数百万个这类开口，但它们都算孔洞吗？

  要使问题风趣，需考虑能否将极细的线绳从一个孔洞穿入并从另一个穿出。若将线微米，理论上可进入毛孔巨细的开口。但要害点在于：它无法穿出。线绳会被毛孔底部的细胞阻挠，没办法进入为毛孔供血的血管体系。

  斯泰克尔斯指出：这些在拓扑学意义上并非真实的孔洞，由于它们没有贯穿。仅仅盲管。按此界说，可扫除一切毛孔、乳管和尿道——无法在这些开口间穿引线绳。乃至耳道也不能算，由于它们被鼓膜与鼻窦体系离隔。

  阿瑟标明：咱们有嘴巴、肛门和鼻孔。这是四个……构成孔洞的开口。但实践上有八个。剩下四个来自泪点，每只眼睛上下各有一个。但这不意味着是八个独立孔洞。斯泰克尔斯指出：当贯穿物体的孔洞在内部相连时，计数会变得杂乱。

  例如内裤有三个开口（腰口和两个裤腿口），但拓扑学家以为它有几个孔洞并不直观。斯泰克尔斯主张：有用技巧是幻想将其展平——假如把裤腰拉伸成一个大呼啦圈，会看到两个裤腿下垂，每个裤腿算一个孔洞。

  因而虽然有三个开口，内裤实践只要两个孔洞。斯泰克尔斯总结：当孔洞在中心相连时，孔洞数会比开口数少一个。相应地，拓扑学告知咱们：虽然人体有八个彼此连通的开口，实践上只要七个不同的孔洞。

  但或许还存在第八个。常被视为盲管，但它通向子宫，再衔接两条输卵管之一。输卵管结尾敞开，通向卵巢邻近的腹膜腔。输卵管结尾的漏斗状伞部担任捕捉卵巢排出的卵子。有研讨标明，一侧卵巢排出的卵子可被对侧输卵管捕获，阐明输卵管两头之间有通路。因而微型线绳可全程穿过女人生殖道再从另一端穿出，这算作又一个孔洞。

  归根到底，这样的一个问题不仅是计数开口，更是了解衔接联系。从拓扑学视点看，咱们的身体不像瑞士奶酪，更像为章鱼精心设计的连体衣。