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再次理解“空间”——计算共形几何学习笔记2: Babituo 2020-6-19 20:00; 既然一根橡皮筋可以看作是一个空间的例子。所以，就可以对照橡皮筋这个例子，来理解空间的很多抽象特性概念。基本概念一根橡皮筋有长度，对应空间就有大小。一根橡皮筋有起点和终点，对应空间就有边界。一根橡皮筋由相邻的无穷小橡皮粒子组成，空间由相邻的无穷小的点组成。一根橡皮筋的每个橡皮粒子都是一个位置，空间中的每个点都是一个位置。一个橡皮筋的相邻橡皮粒子之间的位置关系不同，橡皮筋就会变成不同的形状。空间中相邻点的位置关系的不同，空间就具有不同的结构。连续空间一根橡皮筋可无限拉伸，对应空间是稠密的，相邻位置之间没有缝隙。一根橡皮筋的微套管可平滑移动，对应空间是平滑的。一根橡皮筋具有上述两项特性，对应的空间就是连续空间。空间连续是空间结构上的一个特征。接下来我们只讨论这种橡皮筋，数学上只研究连续空间，以下的空间就只指 “连续空间”。维度假设橡皮筋可以双向延伸，对应空间就有维度，假设橡皮筋只能在长度方向左右延伸，对应空间就就是 1维。假设橡皮筋能在宽度方向上下延伸变成橡皮膜，对应空间就就是 2维。假设橡皮膜能在厚度方向上下延伸变成橡皮块，对应空间就就是 3维。单值化长度为 1的橡皮筋可以拉伸到任意长度，单位空间可以变换为任意大小的空间；反过来任意长度橡皮筋可收缩到单位长度，任意大小的空间就可变换为单位空间；这就叫空间的“单值化”。有了单值化，就可以忽略空间的大小，简化空间研究。单位橡皮筋可代表任意橡皮筋，单位空间就代表了任意空间。空间的结构橡皮筋可以有形状，对应空间就有结构类型。如果橡皮筋的形状变化有可计算的规律，那么对应可计算的规律就是空间的结构。假若橡皮筋只能保持平直，对应空间就是平直空间，空间的结构是直线方程，微套管只能按直线平滑移动。假设橡皮筋弯成了圆 /椭圆形，对应空间为圆/椭圆形空间，空间的结构是圆/椭圆方程，微套管只能按圆弧平滑移动。假设橡皮筋弯成了抛物线，对应空间为抛物线空间，空间的结构是抛物线方程，微套管只能按抛物线平滑移动。假设橡皮筋弯成了双曲线，对应空间为双曲线空间，空间的结构是双曲线方程，微套管只能按双曲线平滑移动。假设橡皮筋弯成的曲线是某个函数曲线，对应空间为该函数曲线空间，空间的结构是函数曲线方程，微套管只能按函数曲线平滑移动。假若橡皮筋是任意弯曲的，对应空间就是任意弯曲空间。距离橡皮筋的微套管平滑移动的长度就是距离。所以，不同空间结构上的距离的定义就不同。直线空间上的距离是直线长度。弯曲空间上的距离是曲线的长度。定义距离的方法就是空间的 “骨架”。拓扑空间可任意弯曲变形的橡皮筋没有距离的概念，只有橡皮筋相邻点的关系保持不变。这样的空间就叫 “拓扑空间”，拓扑空间只保持点的邻接关系不变。 “拓扑空间”是没有骨架的空间。拓扑空间是最 “简单”的连续空间，因为它需要的概念最少。所以，研究拓扑空间，就能认识空间的最根本的特性。一根线的橡皮筋可以变形为任意其他的线状橡皮筋，称所有的线状橡皮筋拓扑等价。一根圆圈状的橡皮经可以变形为任意其他的圈状的橡皮筋，称所有的圈状橡皮筋拓扑等价。但一根线状橡皮筋永远也变成不了一个圈状的橡皮筋，反之亦然。称线状和圈状橡皮筋拓扑不等价。具有拓扑等价空间的事实是用来 “测量”空间的基本性质的一个工具。; 个人分类: 虚构开放世界|2579 次阅读|0 个评论

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