将一个交叉帽表面变换为布鲁克表面

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如何将一个交叉帽表面转变为 Boy 表面(左或右,任选其一),并经过施泰纳罗马表面。

意大利语:安德里亚·桑布塞蒂,罗马大学

2003年9月27日 - 10月25日

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正如吉卜林所说,这需要“极大的智慧与神奇的力量”。

我虽已退休,但还是得说,我仍会不由自主地做一些研究,就像别人在闲暇时织毛衣一样。如果您有耐心,并准备一些200克/平方米的格子硬纸板,您自己就能复现所有这些模型。我的朋友克里斯托夫·塔迪正基于这些模型制作一段动画,效果应该不会差。

接下来的图示中将出现交叉帽表面以及施泰纳罗马表面。但您也可以前往“虚拟现实”部分,通过在您的电脑上下载 Cosmoplayer 程序来查看。请务必下载,真的非常有趣。整个过程都围绕着“尖点”展开。当您骑马并用力夹紧双腿时,这些尖点会自然形成。此时马的身体会被压扁成一条线段。右大腿会沿着该线段附着在右肩上,左大腿则附着在左肩上。至于那个尖点,您不必寻找——您就正坐在上面。

但这一切在图中都画得圆润光滑。现在我们转向尖点的“多面体表示”(正如立方体或四面体可以被视为一个简单球体的多面体表示一样)。粗线代表“自相交曲线”,它终止于尖点 C。

请打印这些图示,这样更好。接下来您需要学会在不同构型中识别尖点,不要将其与多面体的普通顶点混淆。如果您愿意,可以用硬纸板制作这些不同物体,这样理解会更深入。下面是一个关键操作,称为“一对尖点的生成与消解”。第一个图示描绘的是一种类似自相交圆柱体的形状,其相交部分为粗线所示的线段,横截面形状像一个倒置的希腊字母γ。我们通过“捏压”这个横截面形似“倒泪滴”的管状结构来变形该表面。这样,这个“泪滴”逐渐退化为一个点 S。随后,该点分裂为两个尖点。这就是一对尖点的生成过程。相反的操作则会消灭两个尖点。下面展示了该操作的多面体版本。

接下来是另一种多面体表示的变换方式,它与您即将看到的表面变化形态相似。

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