马鞍和钝的纳加孔

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

  • 文本解释了如何构造具有恒定负曲率的表面,例如马鞍面。
  • 它比较了圆锥与负圆锥的性质,特别是它们在平面上的展开特性。
  • 文章涉及微分几何和测地投影的概念。

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马鞍面。

...我们可以通过(至少在思想上)制造大量小型负锥体,并将它们彼此连接起来。如果顶点在这张表面上大致均匀分布,我们就能制造出一个具有恒定负曲率密度的面元。但这与球面不同,这张表面不会闭合。

...设想我们已经制造出一段具有恒定负曲率(即负曲率恒定)的面。我们可以任意取一点,钉上一个钉子,系上一根绳子,画出一个圆形轮廓,从而得到所谓的“马鞍面”(具有恒定负曲率的曲面)。

钝化负锥体

...之前,我们通过将一个球冠与一个圆锥台拼接,制成了一个钝化锥体(即“正锥体钝化”)。我们甚至找到了避免切向平面不连续的方法:必须使用于制作该圆锥台所来自的圆锥的角度,等于球冠中包含的角曲率量。

...有一种方法可以测量马鞍面中所包含的负角曲率量,即通过比较周长与半径,尽管这种操作在马具店中并不常见。假设我们已知该量,便可据此制作出相应的负锥台。

注:负锥体与圆锥一样,是一种可展曲面。这意味着可以将其“铺平”到一个平面上。但这一操作似乎更为复杂。很难想象如何轻易地让一个负锥体在刚性平面上滚动。

...与其考虑滚动操作,不如考虑贴合或更形象地说“印刷”操作。所谓“印刷”是什么意思?就是将带有凹凸图案的承印面,压印到另一个表面上。

...在古腾堡时代,人们将一个平面压到另一个平面上。当在织物上印刷图案时,会用一个滚筒滚动压印。在轮转印刷机上,纸带在两个滚筒之间通过,其中一个滚筒承载凸起的图案,将图案印在承印物上。

...最终,只要母版是可展曲面,无论采用何种方式将纸张压到模板上都无妨。与其在刚性平面上滚动圆锥体,不如直接用手将纸张逐点贴合到圆锥体上,避免滑动。如果在圆锥体上刻有凸起的符号,且这些符号被上墨后印在纸上,最终将得到如下结果:

...同样地,我们可以将一张柔软的纸张贴合到带有凹凸图案的负锥体上。结果将如下所示(在纸上完整复制了所有图案)。

这只是一个简单的游戏,用以说明负锥体确实是一种可展曲面。

在这样的物体上,如同在钝化正锥体上一样,我们可以画出测地线,然后将其投影到平面上。

...平面投影向我们展示了,按照我们欧几里得世界观的视角,这些轨迹将如何被感知。与我们马鞍面相对应的物体,其轨迹形状会让人联想到一种“排斥性引力”。

...我们打算将这种奇特的曲面称为“钝化负锥体”。这只是个名称,但总得有个称呼。我们之前已经看到,可以从钝化正锥体连续过渡到尖锥体,而反向操作则是将物体钝化。

...同样的,也可以从“钝化负锥体”连续过渡到带有集中负曲率点的负锥体。

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