从拓扑学看人体：我们身上到底有几个“洞”？

来源 | LiveScience

作者 |Kit Yates

这是一个听起来简单，却可能引发激烈辩论的问题：人体有多少个洞？

如果只是罗列身上的开口，答案似乎显而易见：嘴巴、鼻孔（两个）、耳朵（两个）、尿道、肛门，对于女性还有阴道，对于哺乳期女性还有乳头上的输乳管。如果再算上眼睛内角用于排泪的泪小点和全身数百万个毛孔，这个数字会变得非常庞大。

关键在于：如何定义“洞”？

但别急着数数。数学家告诉我们，要回答这个问题，我们首先必须达成一致：什么才算一个“洞”？

数学家的“洞”是什么？

我们日常所说的“洞”往往指一个凹陷，比如沙滩上挖的坑。但英国曼彻斯特都市大学的数学讲师凯蒂·斯特克尔斯指出，这并非数学家所定义的“洞”。

“数学家使用‘洞’这个术语，指的是像甜甜圈中间那样的洞：一个贯穿物体两端、能从一边穿到另一边的洞。”
凯蒂·斯特克尔斯

换句话说，数学家，特别是拓扑学家，只关心贯穿的通道。一个经典的例子就是吸管。很多人会认为吸管有两个洞（两头各一个），但拓扑学家认为它只有一个洞。因为如果你把吸管想象成橡皮泥，可以将其挤压、拉伸，最终会变成一个甜甜圈的形状。吸管两端的开口其实是同一个贯穿通道的入口和出口。

用拓扑学重新审视人体

现在，让我们用这个严格的定义来重新检查人体的各个开口。关键测试是：能否将一根极细的线从一个开口穿入，并从另一个不同的开口穿出？

毛孔、输乳管、尿道：这些都属于“盲管”。它们有入口，但末端是封闭的，线穿到尽头就会被组织挡住。因此，它们不算拓扑学上的洞。

耳道：虽然很深，但尽头被鼓膜封闭，无法直接通到中耳或咽喉，所以也不算。

泪小点：这是很多人会忽略的开口。每只眼睛上下眼睑各有一个，共四个。泪水从这里流入鼻泪管，最终排入鼻腔。这意味着，你可以从泪小点穿入，从鼻孔穿出。所以，它们构成了贯穿的通道。

那么，符合标准的贯穿通道有哪些呢？

消化道：从口腔到肛门，是一个连续的管道。

呼吸道：两个鼻孔内部在后方汇合，连接到咽部，最终也通向口腔。因此，鼻孔和口腔在内部是相通的。

泪道系统：四个泪小点最终都汇入鼻腔。

但问题来了：当多个开口在内部连接在一起时，它们共同构成了一个更复杂的拓扑结构。斯特克尔斯用一个生动的例子解释：一条内裤有三个开口（腰部和两条裤腿），但拓扑学家会认为它只有两个洞。因为当你把腰部开口撑开成一个圈后，会发现两个裤腿是独立的向下通道。

同理，人体虽然有很多开口，但它们在内部是连通的。嘴巴、鼻孔和泪小点都在咽喉部相互连通。因此，数学家认为，对于大多数人来说，人体一共有7个洞：

1个由口腔、鼻孔和泪道系统共同形成的复杂连通洞。

1个肛门（消化道末端）。

另外5个则取决于性别：男性有1个尿道口；女性有1个尿道口和1个阴道口。

最后一个悬念：女性是否多一个洞？

文章最后提出了一个有趣的生物学悬念。通常认为阴道-子宫-输卵管路径也是一条“盲管”，因为输卵管的末端（伞部）是开口于腹腔的，但似乎没有直接通到体外。

然而，有研究表明，从一侧卵巢排出的卵子有可能被对侧的输卵管捕获。这意味着，在理论上，一根极其微小的线有可能从一侧输卵管穿入，经过子宫和阴道，再从另一侧输卵管穿出。如果这个通道成立，那么女性的生殖道就构成了一个贯穿的“洞”。这样一来，女性身体的总洞数就变成了8个。

结论

所以，最终的答案取决于你问谁。从严格的拓扑学角度看：

男性身体有7个洞。

女性身体有7个或8个洞，这取决于是否将生殖道视为一个完整的贯穿通道。

这个看似简单的问题，最终将我们引向了数学中迷人的拓扑学领域。它告诉我们，人体的设计更像是一件精心编织的连体衣，各个开口在内部巧妙相连，而非一块简单的瑞士奶酪。下次当你思考这个问题时，或许会对自己身体的结构有更深的理解。

https://www.livescience.com/physics-mathematics/mathematics/how-many-holes-does-the-human-body-have