通过Steiner罗马表面将Crosscap转换为Boy表面
如何通过Steiner罗马表面将一个Crosscap转换为Boy表面(左或右,任选其一)。
2003年9月27日
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现在以另一个角度展示该模型:

第14块:我们再次进行相同操作,创建自相交曲线的第三个“耳朵”。在多面体中,它由三个具有共同顶点的正方形组成:三重点T。

第15块:当你旋转这个物体时,你会看到我之前在Topologicon中介绍过的Boy表面的多面体版本(其中包含一个可以用来构建它的剪裁图)。

最后一块:我尝试描绘Steiner表面(四次方的,而Boy是六次方的)在扭动并转变为Boy表面时的样子。

可以看出,要理解这个物体,需要相当的技巧。当视线中同时叠加超过两层时,我们的眼睛会非常不适应。因此,多面体形式很有用,它使得原本在几何学中被认为复杂的变换变得容易理解,因为人们愿意自己动手制作模型。顺便提一下,根据所选择的尖点对,可以得到一个“右”或“左”的Boy表面(这些词完全是任意的)。实射影平面以两种“对映”形式浸入,互为镜像。可以看出,通过一个“中心”模型,即Steiner罗马表面,可以从一个右Boy表面转换到一个左Boy表面。
如果这些图能发表在《Pour la Science》或《La Recherche》上,那将是很有趣的事。但过去二十年来,由于我曾有“飞碟异端”倾向,被这些杂志禁止发表文章。谢谢赫尔维·蒂斯先生和菲利普·布尔朗格先生。我不记得自己曾向这些杂志投递过多少篇这样的文章,但都被礼貌地退回了。最终,我接受了自己被开除教籍的地位。
作为轶事,法国有一个“达朗贝尔奖”,用于奖励数学通俗读物的作者。这个故事是被一位负责决定该奖得主的委员会成员告诉我的(这个奖项还是有一些奖金的)。对话如下:
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但是,我们不能把奖授予皮特吗?他写过一些杰出的作品,比如《几何学》、《黑洞》和《拓扑学》。
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是的,但他还写过其他作品。
-
你指的是什么?
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他还写了《沉默之墙》。
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啊,这样的话……
是的,《沉默之墙》出版于1983年,是一本专门介绍MHD(磁流体动力学)的专辑。众所周知,这门神秘的科学具有让飞碟以超音速飞行而不产生爆炸的神奇能力。
隐藏这门科学,我看不到它
我手头有一份“立方体翻转”的精彩版本,其中央模型非常漂亮,不是莫林变体的多面体版本。这些都是我自己的作品。有朝一日……
2003年10月22日:根据计数器的数字来看,这些页面上并没有很多人。10月13日,我应特罗特曼的邀请在CMI(马赛Château-Gombert数学与计算机中心)做了一个讲座。期间,我展示了一组大约30个纸板模型,这些模型将很快首次向您展示,它们由克里斯托夫·塔迪拍摄。
当做一个讲座时,会有一种氛围。在下面的照片中,一位几何学家表达了他困惑的表情。

背景中是部分展示的模型。我问了一个问题:
- 哪些人以前见过Steiner罗马表面?请举手。
没有人见过。因此我认为有必要展示这个实际上虚拟的物体,我用自己带来的笔记本电脑展示,这个物体由克里斯托夫·塔迪(工程师)和格勒诺布尔(ILL)的弗雷德里克·德萨姆合作完成。显然,这种展示让听众感到困惑,他们很少看到数学表面随意地旋转。

在前景中可以看到两个纸板板,它们用于按逻辑顺序展示后续的模型。"绿黄"模型用多面体形式展示了创建和消除尖点对的基本工具。最远的白色物体是Crosscap的多面体版本,它首先转变为Steiner罗马表面的多面体版本,再进一步可以随意转变为“右”或“左”的Boy表面。
对模型的分析引发了一些评论。一位几何学家问道:
- 如果按照这个模型的方向,我们能从Crosscap转换到Boy表面,那么反过来,我们是否能将Boy表面转换为Crosscap?
我表示肯定。受到鼓励,我的对话者接着说:
- 如果在Steiner罗马表面阶段停下来,是否可以再转回一个镜像的Boy表面?
我再次表示赞同。但遗憾的是,没有人愿意对这个奇特的世界进行澄清,这个世界中,封闭曲面的浸入被赋予了成对的尖点,这些尖点可以被创建或消除,整个系统构成了浸入世界的一种扩展。我觉得“子浸入”这个词更合适。如果读者能找到相关的解释,欢迎提供。
尖点处的曲率集中
我们通过计算顶点处的角度总和,并将其与欧几里得总和2π进行比较来计算曲率:

在左上方,显示了尖点的多种多面体表示之一。拆解物体(右图)导致角度总和超过欧几里得总和2π,超出值为2α。由此可以推断,该点C附近的集中角曲率为-2α。如果角α等于π/2,则负曲率值为c(见下图左下方)。实际上,尖点处的集中曲率可以取无限多种值。在右下方,我们增加了角度总和,因此曲率将小于2α。我们进一步增加负曲率。
通过相反的操作,可以得到一个相当令人惊讶的情况:使C处的集中角曲率……为零:

现在我们可以从一个包含两个尖点的Crosscap多面体表示开始,每个尖点的负曲率等于**-π**:

有八个“正点”对应+π/2的值。再添加四个+π/4的“正点”和四个-π/4的“负点”。
再加上两个-π的尖点。
总计:2π
将总曲率除以2π,我们就能得到……特性。