通过施泰纳罗马表面将克劳斯卡普变换为波伊表面

En résumé (grâce à un LLM libre auto-hébergé)

  • 该文本解释了如何通过Steiner的罗马表面将交叉帽转换为波伊表面。
  • 它展示了物理模型和插图,以帮助理解复杂的几何概念。
  • 作者提到了他在将研究成果发表于科学期刊时遇到的困难,以及他对数学普及的兴趣。

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Crosscap转换为Boy表面(右或左,任选其一)。

2003年9月27日

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现在以另一种角度展示该模型:

第14幅图:我们重复同样的操作,创建曲线自相交的第三个“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幅图:当你旋转物体,你会看到我在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).

最后一幅图:我尝试描绘Steiner表面(四次方的,而Boy表面是六次方的)正在扭曲并转化为Boy表面。

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,我们的眼睛非常不适应。因此,多面体形式很有用,它让普通人也能理解原本在几何学中被认为很复杂的变换,因为人们会自己动手制作模型。顺便说一句,根据选择的尖点对,你可以得到一个“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,可以通过一个“中间”模型——Steiner罗马表面,从右Boy表面转换为左Boy表面。

这些图画如果发表在《Pour la Science》或《La Recherche》上会很有趣。但过去二十年来,由于我发表了关于飞碟的“异端”观点,我被这些杂志“禁止发表”。谢谢赫尔维·蒂斯先生和菲利普·布尔朗格先生。我记不清自己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。

顺便说一句,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奖项归属的委员会成员告诉我的(毕竟还有些奖金)。对话如下:

  • 但最后,我们不能把奖授予皮特吗?他写过像《Géométricon》、《Trou Noir》和《Topologicon》这样的出色作品。

  • 是的,但他还写过其他作品。

  • 你指的是什么?

  • 他还写了《Mur du Silence》。

  • 哦,这样的话……

是的,《Mur du Silence》出版于1983年,是一本关于MHD的专辑。众所周知,这门神秘的科学有某种特殊功能,可以让飞碟以超音速飞行而不会产生爆炸。

隐藏这门科学,我看不到它

我手头有一版“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。这是我自己的作品。也许有一天……


2003年10月22日:根据计数器的数字,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)做了一个研讨会。期间,我展示了一组约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。

当你做研讨会时,会有一种氛围。在下面的照片中,一位几何学家表现出困惑。

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。所以我决定用我带来的笔记本电脑展示这个虚拟对象,该对象由克里斯托夫·塔迪工程师和格勒诺布尔的Laue Langevin研究所(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,他们不习惯看到数学表面随意地旋转。

在最前面的两张纸板模型,有助于按逻辑顺序展示后续的模型。"绿色和黄色"模型以多面体形式展示了创建和消除尖点对的关键工具。最远的白色物体是Crosscap的多面体版本,它首先转化为Steiner罗马表面的多面体版本,然后可以随意转化为“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:

- 如果按照模型的这个方向,我们可以从Crosscap转换到Boy,那么反过来,我们是否可以将Boy转换为Crosscap?

我回答是的。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,那么就可以重新转向镜像的Boy表面。

我再次表示赞同。但遗憾的是,没有人愿意来解释这个奇怪的世界,其中封闭曲面的浸入被赋予了成对出现或消失的尖点,整个构成了浸入世界的一种扩展。我觉得“submersions”这个词更合适。如果读者找到了相关的解释,欢迎提供。

尖点处的曲率集中

我们可以通过计算顶点的角度总和,并将其与欧几里得总和2π进行比较来计算它:

在左上角,我们展示了一个尖点的多种多面体表示之一。“拆解”这个物体(右边)导致角度总和超过欧几里得总和2π,差值为2α。因此,我们可以得出结论,该点C附近的集中角曲率为-2α。如果角α等于π/2,那么负曲率值为c(见左下图)。实际上,尖点处的集中曲率可以取无限多个值。在右下角,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,我们可以得到一个相当惊人的结果:让集中在C点的曲率(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“正币”对应+π/2的值。再加上四个+π/4的“正币”和四个-π/4的“负币”。

再加上两个-π的尖点。

总计:2π

将总曲率除以2π,我们就可以得到……欧拉特征数。