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| 文件:图14 上半平面模型,五边形镶嵌(图片来源于维基百科).png|图14:上半平面模型,五边形镶嵌(图片来源于维基百科) | | 文件:图14 上半平面模型,五边形镶嵌(图片来源于维基百科).png|图14:上半平面模型,五边形镶嵌(图片来源于维基百科) |
| 文件:图14 上半平面模型,黑白三角形镶嵌(图片来源于网络).jpg|图14:上半平面模型,黑白三角形镶嵌(图片来源于网络) | | 文件:图14 上半平面模型,黑白三角形镶嵌(图片来源于网络).jpg|图14:上半平面模型,黑白三角形镶嵌(图片来源于网络) |
− | </gallery>在半平面模型中,空间的指数增长在下部边界附近更为显著。由于具有共形性,半平面模型上的平动和转动也保持角度不变。<gallery widths="400" heights="400"> | + | </gallery>在半平面模型中,空间的指数增长在下部边界附近更为显著。由于具有共形性,半平面模型上的平动和转动也保持角度不变。<gallery widths="400" heights="400" mode="packed"> |
| 文件:图15 半平面模型的平动(上)和转动(下)(图片来源于http---bulatov.org)2.gif|图15 半平面模型的平动(上) | | 文件:图15 半平面模型的平动(上)和转动(下)(图片来源于http---bulatov.org)2.gif|图15 半平面模型的平动(上) |
| 文件:图15 半平面模型的平动(上)和转动(下)(图片来源于http---bulatov.org).gif|图15 半平面模型的转动(下)(图片来源于http://bulatov.org) | | 文件:图15 半平面模型的平动(上)和转动(下)(图片来源于http---bulatov.org).gif|图15 半平面模型的转动(下)(图片来源于http://bulatov.org) |
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| 例如Bands模型,使用双曲函数将圆盘展开拉伸,变成一条带子。于是埃舍尔的鱼便可以游到带子上了。 | | 例如Bands模型,使用双曲函数将圆盘展开拉伸,变成一条带子。于是埃舍尔的鱼便可以游到带子上了。 |
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| 文件:图17 从圆盘模型变换到Bands模型(图片来源于http---bulatov.org).gif|图17 从圆盘模型变换到Bands模型(图片来源于http://bulatov.org) | | 文件:图17 从圆盘模型变换到Bands模型(图片来源于http---bulatov.org).gif|图17 从圆盘模型变换到Bands模型(图片来源于http://bulatov.org) |
| 文件:图18 圆极限Ⅲ的Bands模型版本(图片来源于网络).jpeg|图18 圆极限Ⅲ的Bands模型版本(图片来源于网络) | | 文件:图18 圆极限Ⅲ的Bands模型版本(图片来源于网络).jpeg|图18 圆极限Ⅲ的Bands模型版本(图片来源于网络) |
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| 有了黎曼映射定理的加持,共形模型还可以变换出星形、环形、螺旋形.…..这就是为什么数学家的信条是,发明(或证明)一个定理才是一件最实用的事! | | 有了黎曼映射定理的加持,共形模型还可以变换出星形、环形、螺旋形.…..这就是为什么数学家的信条是,发明(或证明)一个定理才是一件最实用的事! |
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| 文件:图19 共形模型的各种变换(图片来源于http---bulatov.org)1.jpg|图19:共形模型的各种变换(图片来源于http://bulatov.org) | | 文件:图19 共形模型的各种变换(图片来源于http---bulatov.org)1.jpg|图19:共形模型的各种变换(图片来源于http://bulatov.org) |
| 文件:图19 共形模型的各种变换(图片来源于http---bulatov.org)2.jpg|图19:共形模型的各种变换(图片来源于http://bulatov.org) | | 文件:图19 共形模型的各种变换(图片来源于http---bulatov.org)2.jpg|图19:共形模型的各种变换(图片来源于http://bulatov.org) |
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| 另一类双曲空间模型叫做射影圆盘模型,也叫贝尔特拉米-克莱因模型,或克莱因圆盘。克莱因是19世纪德国的数学家,他把那个时代的所有几何统一起来,从群论的角度去分析,从而影响了几何学数十年的发展,这就是著名的“埃尔朗根纲领”。 | | 另一类双曲空间模型叫做射影圆盘模型,也叫贝尔特拉米-克莱因模型,或克莱因圆盘。克莱因是19世纪德国的数学家,他把那个时代的所有几何统一起来,从群论的角度去分析,从而影响了几何学数十年的发展,这就是著名的“埃尔朗根纲领”。 |
| 克莱因模型的优势在于:(1)圆盘上的弦就是双曲空间中的直线,因而两点之间的最短距离是沿着直线的(2)圆盘上的距离计算相当简单,仅使用线段比例即可,这是它得名射影圆盘的原因;克莱因圆盘也是一个单位圆盘包罗世界。 | | 克莱因模型的优势在于:(1)圆盘上的弦就是双曲空间中的直线,因而两点之间的最短距离是沿着直线的(2)圆盘上的距离计算相当简单,仅使用线段比例即可,这是它得名射影圆盘的原因;克莱因圆盘也是一个单位圆盘包罗世界。 |
− | [[文件:图20 克莱因圆盘(左)与庞加莱圆盘(右)上的直线(图片来源于网络).png|缩略图|568x568像素|图20 克莱因圆盘(左)与庞加莱圆盘(右)上的直线(图片来源于网络)|替代=|无]] | + | [[文件:图20 克莱因圆盘(左)与庞加莱圆盘(右)上的直线(图片来源于网络).png|缩略图|568x568像素|图20 克莱因圆盘(左)与庞加莱圆盘(右)上的直线(图片来源于网络)|替代=|居中]] |
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| 文件:图21 克莱因圆盘上的距离和圆(圆的大小相等,图片来源于网络).jpg|图21 克莱因圆盘上的长度计算(图片来源于网络) | | 文件:图21 克莱因圆盘上的距离和圆(圆的大小相等,图片来源于网络).jpg|图21 克莱因圆盘上的长度计算(图片来源于网络) |
| 文件:图21 克莱因圆盘上的距离和圆(圆的大小相等,图片来源于网络)2.png|图21 克莱因圆盘上的长度计算(图片来源于网络) | | 文件:图21 克莱因圆盘上的距离和圆(圆的大小相等,图片来源于网络)2.png|图21 克莱因圆盘上的长度计算(图片来源于网络) |
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| 克莱因圆盘不再是保角的,这意味着圆盘上的图案会发生变形:例如欧式空间的圆在克莱因圆盘上会表现为椭圆形,那么埃舍尔的鱼游到射影圆盘上是什么样子呢? | | 克莱因圆盘不再是保角的,这意味着圆盘上的图案会发生变形:例如欧式空间的圆在克莱因圆盘上会表现为椭圆形,那么埃舍尔的鱼游到射影圆盘上是什么样子呢? |
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− | 文件:图22 圆极限克莱因圆盘版 .png|图22 圆极限克莱因圆盘版(图片来源于书籍''Hyperbolic geometry'') | + | 文件:图22 圆极限克莱因圆盘版 .png|图22 圆极限克莱因圆盘版(图片来源于书籍''Hyperbolic geometry'') |
| 文件:图23 克莱因圆盘上的三角形(图片来源于网络).jpg|图23 克莱因圆盘上的三角形(图片来源于网络) | | 文件:图23 克莱因圆盘上的三角形(图片来源于网络).jpg|图23 克莱因圆盘上的三角形(图片来源于网络) |
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− | 也许你不熟悉克莱因圆盘,但是听说过克莱因瓶吗,那个4维空间的瓶子?是的,盘子和瓶子出自同一位。顺便说一句,克莱因瓶是莫比乌斯环的高维对应物。<gallery mode="nolines" widths="400" heights="300"> | + | 也许你不熟悉克莱因圆盘,但是听说过克莱因瓶吗,那个4维空间的瓶子?是的,盘子和瓶子出自同一位。顺便说一句,克莱因瓶是莫比乌斯环的高维对应物。<gallery mode="packed" widths="400" heights="300"> |
| 文件:图24 克莱因与克莱因瓶(图片来源于网络).jpg|图24:克莱因 | | 文件:图24 克莱因与克莱因瓶(图片来源于网络).jpg|图24:克莱因 |
| 文件:图24 克莱因与克莱因瓶(图片来源于网络)2.jpg|图24:克莱因瓶 (图片来源于网络) | | 文件:图24 克莱因与克莱因瓶(图片来源于网络)2.jpg|图24:克莱因瓶 (图片来源于网络) |
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| 除了距离比较反常之外,双曲面模型其实具有很好的对称性,并且符合我们的物理直觉。例如,双曲面模型与过原点的平面相交即为测地线(最短距离)。 | | 除了距离比较反常之外,双曲面模型其实具有很好的对称性,并且符合我们的物理直觉。例如,双曲面模型与过原点的平面相交即为测地线(最短距离)。 |
− | 前面讲了球面可以有很多种投影,又讲了双曲面是闵可夫斯基空间中的球面,那它也可以有很多投影,于是戏法就来了:从顶点向双曲面投影,在水平面上将得到庞加莱圆盘(注意圆盘上的测地线是曲线)。<gallery mode="nolines" widths="400" heights="300"> | + | 前面讲了球面可以有很多种投影,又讲了双曲面是闵可夫斯基空间中的球面,那它也可以有很多投影,于是戏法就来了:从顶点向双曲面投影,在水平面上将得到庞加莱圆盘(注意圆盘上的测地线是曲线)。<gallery mode="packed" widths="400" heights="300"> |
| 文件:图26 双曲面与庞加莱圆盘(图片来源于网络)1.png|图26:双曲面与庞加莱圆盘(图片来源于网络) | | 文件:图26 双曲面与庞加莱圆盘(图片来源于网络)1.png|图26:双曲面与庞加莱圆盘(图片来源于网络) |
| 文件:图26 双曲面与庞加莱圆盘(图片来源于网络)2.gif|图26 双曲面与庞加莱圆盘(图片来源于网络) | | 文件:图26 双曲面与庞加莱圆盘(图片来源于网络)2.gif|图26 双曲面与庞加莱圆盘(图片来源于网络) |
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− | 这个投影点其实是双曲面另一个分支的顶点。<gallery mode="nolines" widths="400" heights="300"> | + | 这个投影点其实是双曲面另一个分支的顶点。<gallery mode="packed" widths="400" heights="300"> |
| 文件:图27 双曲面与庞加莱圆盘(二)(图片来源于网络).png|图27 双曲面与庞加莱圆盘(二)(图片来源于网络) | | 文件:图27 双曲面与庞加莱圆盘(二)(图片来源于网络).png|图27 双曲面与庞加莱圆盘(二)(图片来源于网络) |
| 文件:图27 双曲面与庞加莱圆盘(二)(图片来源于网络)2.jpg|图27 双曲面与庞加莱圆盘(二)(图片来源于网络) | | 文件:图27 双曲面与庞加莱圆盘(二)(图片来源于网络)2.jpg|图27 双曲面与庞加莱圆盘(二)(图片来源于网络) |
− | </gallery>从坐标原点向双曲面投影,在顶点的切平面上将得到克莱因圆盘(注意圆盘上的测地线是直线)。<gallery mode="nolines" widths="400" heights="300"> | + | </gallery>从坐标原点向双曲面投影,在顶点的切平面上将得到克莱因圆盘(注意圆盘上的测地线是直线)。<gallery mode="packed" widths="400" heights="300"> |
| 文件:图28 双曲面与克莱因圆盘(图片来源于网络).png|图28 双曲面与克莱因圆盘(图片来源于网络) | | 文件:图28 双曲面与克莱因圆盘(图片来源于网络).png|图28 双曲面与克莱因圆盘(图片来源于网络) |
| 文件:图28 双曲面与克莱因圆盘(图片来源于网络)2.png|图28 双曲面与克莱因圆盘(图片来源于网络) | | 文件:图28 双曲面与克莱因圆盘(图片来源于网络)2.png|图28 双曲面与克莱因圆盘(图片来源于网络) |
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| 如果采用平行光线投影,则可以得到Gans模型,Gans模型是另一种共形模型。 | | 如果采用平行光线投影,则可以得到Gans模型,Gans模型是另一种共形模型。 |
| 如果采用墨卡托投影,甚至可以得到Bands模型...... | | 如果采用墨卡托投影,甚至可以得到Bands模型...... |
− | <gallery mode="nolines" widths="400" heights="400"> | + | <gallery mode="packed" widths="400" heights="400"> |
− | 文件:图28 双曲面与Gans模型(图片来源于网络)1.png|缩略图|图28:双曲面与Gans模型(图片来源于网络) | + | 文件:图28 双曲面与Gans模型(图片来源于网络)1.png|图28:双曲面与Gans模型(图片来源于网络) |
| 文件:图28 双曲面与Gans模型(图片来源于网络)2.png|图28 双曲面与Gans模型(图片来源于网络) | | 文件:图28 双曲面与Gans模型(图片来源于网络)2.png|图28 双曲面与Gans模型(图片来源于网络) |
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| 每一条定理、每一个模型都是数学史的浓缩,非欧几何巨擘除了本文已经提到的几位,还有罗巴切夫斯基、曼德布罗特等,双曲空间是巨擘们用数学和想象力创造出来的平行宇宙。 | | 每一条定理、每一个模型都是数学史的浓缩,非欧几何巨擘除了本文已经提到的几位,还有罗巴切夫斯基、曼德布罗特等,双曲空间是巨擘们用数学和想象力创造出来的平行宇宙。 |
− | [[文件:图29 非欧几何群星(上排左起:罗巴切夫斯基、鲍耶、克莱因、庞加莱,考克斯特,米尔诺;下排左起-哈伯德,瑟斯顿,曼德博,佩雷尔曼)(图片来源于网络).png|缩略图|图29:非欧几何群星(上排左起:罗巴切夫斯基、鲍耶、克莱因、庞加莱,考克斯特,米尔诺;下排左起:哈伯德,瑟斯顿,曼德博,佩雷尔曼)(图片来源于网络)|替代=|无|568x568像素]] | + | [[文件:图29 非欧几何群星(上排左起:罗巴切夫斯基、鲍耶、克莱因、庞加莱,考克斯特,米尔诺;下排左起-哈伯德,瑟斯顿,曼德博,佩雷尔曼)(图片来源于网络).png|缩略图|图29:非欧几何群星(上排左起:罗巴切夫斯基、鲍耶、克莱因、庞加莱,考克斯特,米尔诺;下排左起:哈伯德,瑟斯顿,曼德博,佩雷尔曼)(图片来源于网络)|替代=|568x568像素|居中]] |
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| ==3.跨学科旅行== | | ==3.跨学科旅行== |
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| 服用迷幻药物后的体验则更奇特(据可信记录,请勿尝试):观察者首先觉得周围的图景更加清晰(就像图片处理中的锐化效果),然后事物会扭曲好像长出尖角,周围的图案会不断重复形成层级,空间容纳了越来越多的物体,并且有窗口通向接连不断的异度空间.….. | | 服用迷幻药物后的体验则更奇特(据可信记录,请勿尝试):观察者首先觉得周围的图景更加清晰(就像图片处理中的锐化效果),然后事物会扭曲好像长出尖角,周围的图案会不断重复形成层级,空间容纳了越来越多的物体,并且有窗口通向接连不断的异度空间.….. |
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− | <gallery mode="nolines" widths="400" heights="400" style="center"> | + | <gallery mode="packed" widths="400" heights="400" style="center"> |
| 文件:图30 致幻作用下的视觉体验 .png|图30:致幻作用下的视觉体验 | | 文件:图30 致幻作用下的视觉体验 .png|图30:致幻作用下的视觉体验 |
| 文件:图30 致幻作用下的视觉体验2.gif|图30:(图片来源于https://qualiacomputing.com/) | | 文件:图30 致幻作用下的视觉体验2.gif|图30:(图片来源于https://qualiacomputing.com/) |