球面上坐标奇异性的特点

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

  • 本文讨论了在选择坐标系时球面上的奇点问题。
  • 它解释了可以用一个极点奇点来绘制球面。
  • 极点奇点并不是真实的,而是由于选择坐标系所产生的伪影。

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奇点问题。

在球面上,无论选择哪种坐标系,你都无法避免奇点(例如两个极点奇点):
(50)

请注意,你可以使用一个“极点奇点”来绘制球面。沿着通过同一直线的这一组平面切割球体:
(51)

然后引入第二组平面,这些平面同样与球体相交。

(52)

如果我们忽略这个局部问题区域,其他地方没有任何问题。从球体的另一侧观察,你会得到如下结果:
(53)

然而,在S点,a和b的值根本无法定义!

然而,球体本质上是一个光滑的表面。在手中转动一个鸡蛋:你不会发现任何特殊点,任何内在的奇点。
(54)

结论:这些奇点是由于坐标选择而产生的伪象。

这些极点奇点并不是“真实的”,它们并不是“内在奇点”。你选择一个坐标系,然后一个或两个任意点就会变成奇点。一个球面的两个奇点——北极和南极——完全是由于坐标系选择而产生的纯人工构造。