※ 引述《dodomilk (豆豆奶)》之铭言:
这篇好像已经很详尽了,来随便写一些东西好了。
在很久以前,人们认为x^2这种表达法一定是表达某个面积,因此,x^2不能是负的,因为
没有这样的面积。然而,数学的发展使得人们必须引入虚数,例如在三次方程的卡丹公式
解中必须计算虚数。
当时的背景其实也只有考虑实数解而已。但某些系数的选择会使在三次方程公式解中必须
要考虑负数的平方根,并且在适当的运算规则下,最后会得出实数解。尽管很不高兴,人
们必须承认虚数的用处。
然而虚数并不imaginary。cf.高斯平面(复数平面)。
在推文中提到的关于直线的定义问题可以用intrinsic geometry解释。一般来说,我们会
考虑一个流形(以下称manifold),并考虑上面的测量长度方式(metric tensor)。在这样的
设定下就可以定义测地线,与各种几何概念。测地线简单的说,就是一个生活在这个manif
old上的蚂蚁会感受到的直线。蚂蚁比人类厉害多了。
如果我们考虑R^3空间中的2-fold,R^3中的metric tensor自然地给出其上的一种metric
tensor,并且可以用最原始的定义开始定义高斯曲率。如果一开始我们考虑的是一个
2-fold with given metric tensor,则所有使它嵌进R^3中并保持metric tensor的方法
会给出一样的高斯曲率。也就是说,尽管高斯曲率的原始定义与嵌法有关,经过精妙的
计算后会发现只与metric tensor有关。这就是高斯绝妙定理Theorema Egregium。
Remark:我觉得高斯可能觉得他的quadratic reciprocity law比较绝妙。
所以后续提到的Poincare disk其实并不是一个这样的好的镶嵌,但是这是一个容易计算的
模型。另一个模型是数论中的宝地,H = Poincare upper half plane,metric tensor为
ds^2 = ( dx^2 + dy^2) / y^2.
测地线全部都是垂直边界的圆弧。这个metric tensor给出volume form
du = dxdy/y^2.
这个volume form 在H的自同构群PSL_2(R)作用下不变。mobius transform自然地给出
H=SL_2(R)/SO_2(R),du就是left invariant quotient measure。