A Simple Non-Euclidean Geometry and Its Physical Basis

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出版者:Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K
作者:I.M. Yaglom
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1979-12-31
价格:0
装帧:Paperback
isbn号码:9783540903321
丛书系列:
图书标签:
  • 非欧几何
  • 几何学
  • 物理学
  • 数学
  • 空间
  • 拓扑学
  • 相对论
  • 基础物理
  • 科学
  • 理论物理
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具体描述

探索非欧几里得几何与物理基础:一本深入的导论 序言:几何学的范式转变 自古希腊以来,欧几里得几何学以其无可置疑的逻辑性和对空间的完美描述统治了人类的思维近两千年。它根植于五个基本公设,特别是第五公设——平行线公设——被视为真理的基石。然而,在十九世纪,一批富有远见的数学家开始质疑这一公设的绝对性,并最终催生了非欧几里得几何学(Non-Euclidean Geometry)。 本书并非直接探讨由黎曼(Bernhard Riemann)和罗巴切夫斯基(Nikolai Lobachevsky)等人开创的那些成熟的非欧几何理论体系,而是以一种更具启发性和基础性的方式,引导读者穿越这一数学范式转变的迷雾,理解其背后的哲学动因和初步的物理暗示。 我们聚焦于“简单”的非欧几何概念,旨在构建一个清晰的认知框架,而非深入复杂的拓扑学或微分几何。本书的出发点在于:如果我们将欧几里得几何学的基本假设进行系统性的修改,世界会呈现出何种不同的面貌? 第一部分:欧几里得世界的坚实基础与裂痕 在展开非欧世界的探索之前,我们必须首先对欧几里得几何学进行一次审慎的回顾。 第一章:五大公设的逻辑结构 我们将细致剖析欧几里得几何学的五个公设。前四条公设(如“两点之间可以画一条直线”,“所有直角都相等”)因其直观的明显性而鲜少受到质疑。真正的焦点在于第五公设(平行线公设):过直线外一点,有且只有一条直线与已知直线平行。 我们不会深入探讨历代数学家试图从前四条公设推导出第五公设的失败尝试,但会着重分析这种“有且只有一条”的陈述所蕴含的对我们所处空间形状的内在假设。 第二章:对平行线公设的“否定性”实验 为了理解非欧几何的诞生,我们必须进行“思想实验”。本章将引导读者思考,如果第五公设不成立,会产生哪两种截然不同的替代情景: 1. 情形一:存在多于一条的平行线。 这种可能性指向了具有“负曲率”或“双曲”特性的空间。 2. 情形二:不存在任何平行线。 这种可能性指向了具有“正曲率”或“椭圆”特性的空间。 我们将探讨,在这些不同的假设下,最基本的几何定理(如三角形内角和)会如何被重写。例如,在第二种情形下,两条直线(大圆)最终必然相交,如同地球上的经线一样。 第二部分:构建“简单”的非欧模型 本部分的目标是,在不引入高维流形或张量分析的前提下,为读者构建可以直观感知的“简单”非欧几何实例。 第三章:球面的几何学——正曲率的直观体现 球面几何(Spherical Geometry)是理解正曲率几何学的绝佳入门。我们不再将平面视为无限延伸的二维表面,而是将其限制在一个有限的球面上。 “直线”的重新定义: 在球面上,“直线”不再是欧氏意义上的无限延伸,而是大圆(Great Circles)。 内角和的偏差: 任何两个大圆相交形成的三角形,其内角和必然大于 180 度。我们将通过实例展示,一个球面上的直角三角形(例如赤道与两条经线围成的区域)如何体现这一点。 “平行线”的消失: 在球面上,任何两条“直线”——即任何两条大圆——最终都会相交(例如,所有经线都在南北两极相交),因此,平行线的概念被彻底摒弃。 第四章:马鞍面的几何学——负曲率的初步探寻 与球面相反,负曲率的几何学(如双曲几何)在直观上更难构建,因为它要求空间在每一点上都向外“凹陷”,如同马鞍面或双曲面。 曲率的衡量: 引入曲率(Curvature)的概念,尽管不涉及复杂的数学公式,但着重理解它是衡量空间“弯曲程度”的量度。正曲率意味着收缩,负曲率意味着扩张。 平行线的复兴(但数量不同): 在一个理想化的、无限延伸的双曲面上,对于一条直线 $L$ 和一个不在 $L$ 上的点 $P$,我们可以画出无穷多条不与 $L$ 相交的“直线”(测地线)。 内角和的收缩: 双曲几何中的三角形内角和总是小于 180 度。本章将尝试通过类比(例如,想象在极度膨胀的表面上绘制图形)来体会这种收缩感。 第三部分:从抽象数学到物理实在的初步桥梁 非欧几何的价值远不止于数学的自洽性,更在于它为我们理解宇宙物理规律提供了必要的数学工具。 第五章:空间弯曲的可能性——从牛顿到爱因斯坦的过渡 在牛顿的经典物理学中,空间被视为一个绝对、平直(欧几里得)的背景。然而,当物理学家开始研究电磁学和光速的恒定性时,这种绝对平直的空间观开始受到挑战。 我们将审视早期物理学家在处理高速度和电磁场时遇到的内在矛盾,这些矛盾暗示了我们对“绝对空间”的依赖可能过于武断。 第六章:相对论的几何学基础——引力的几何化 虽然广义相对论建立在高度复杂的黎曼几何之上,但本书将聚焦于其核心思想的几何学根源:引力不是一种力,而是时空弯曲的表现。 时空的概念: 引入四维时空的概念,并解释为什么在描述引力现象时,我们无法再使用纯粹的欧几里得三维空间来准确建模。 测地线与引力作用: 在弯曲时空中,物体(如行星或光线)的运动轨迹不再是欧氏空间中的“直线”,而是时空弯曲结构中的测地线(Geodesics)。这与我们在球面几何中观察到的大圆运动本质上是同一类现象。 弯曲与质量的关系: 简要概述质量如何“告诉”时空如何弯曲,以及时空如何“告诉”物质如何运动。这种几何化的描述,为我们理解黑洞、引力透镜等现象提供了全新的视角。 结语:拓宽视野,迎接未知 本书旨在提供一个扎实、直观的垫脚石,帮助读者理解非欧几何学是如何从数学的纯粹思辨中诞生,并最终成为描述我们宇宙的物理学语言的。我们所探索的“简单”模型,只是庞大、复杂非欧几何家族的一个缩影。它们共同指向一个深刻的结论:我们感知的“平直”空间,只是在宏大尺度下,或在低速、弱引力场条件下的一种近似。 对几何本质的探索,永远与我们对物理实在的理解紧密相连。

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用户评价

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当我看到《A Simple Non-Euclidean Geometry and Its Physical Basis》这个书名时,一股强烈的好奇心便油然而生。我一直对那些能够挑战我们固有认知和常识的科学领域充满兴趣,而非欧几里得几何无疑是其中最具有代表性的。书名中的“简单”二字,更是让我对这本书充满了期待,我希望它能够用一种易于理解的方式,向我展示那些看似高深莫测的数学思想。我尤其期待“物理基础”这一部分的内容,它意味着这本书不仅仅停留在抽象的数学理论层面,而是会深入探讨这些理论如何与我们所处的物理世界紧密相连。我希望它能够解释,为什么在描述宇宙的宏观结构、引力的作用,甚至在研究黑洞等极端现象时,我们必须借助非欧几里得几何的框架。这本书是否会提供一些具体的例子,来展示非欧几里得几何是如何在科学研究中发挥其独特作用的?我期待它能够像一位耐心的老师,带领我一步步走进非欧几里得几何的世界,理解那些反直觉的几何概念,并最终领略数学在揭示宇宙奥秘中所扮演的关键角色。我希望在阅读的过程中,能够感受到数学的严谨与宇宙的奥妙相结合所产生的独特魅力。

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这本书的标题《A Simple Non-Euclidean Geometry and Its Physical Basis》让我眼前一亮。我一直觉得,我们对空间的理解,很大程度上受到我们日常经验的制约,而“非欧几里得几何”这个概念,则像是打破了这种制约,为我们展现了一个全新的、可能更加接近宇宙本质的空间图景。我非常好奇,作者所说的“简单”,是否意味着本书会避免使用过于复杂的数学语言,而是用更加直观的方式来解释非欧几里得几何的核心思想?我尤其关注“物理基础”这一部分,它让我看到了数学理论与我们所处的物理世界之间深刻的联系。我希望这本书能够解释,为何在描述某些宇宙现象时,例如宇宙的膨胀或者引力的作用,我们需要超越欧几里得几何的框架。它是否会涉及到像广义相对论这样的理论,展示非欧几里得几何在其中扮演的关键角色?我期待书中能够提供一些清晰的图示或者精彩的类比,帮助我理解那些反直觉的几何概念,例如曲面上的直线,或者不同几何空间中的三角形性质。我希望这本书能够拓展我的视野,让我用一种更加宏观和深刻的视角去理解宇宙的运行规律。我期待它能成为一本能够激发我深度思考,并最终改变我对现实世界认知的读物。

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《A Simple Non-Euclidean Geometry and Its Physical Basis》这个书名,如同一个充满诱惑的邀请,让我迫不及待地想深入其中一探究竟。我一直对那些能够颠覆我们传统认知的科学领域充满好奇,而非欧几里得几何无疑是其中最引人入胜的之一。书名中的“简单”二字,更是点燃了我内心的希望,让我相信,作者定能以一种巧妙而易懂的方式,为我揭示那些看似晦涩的数学概念。我尤其期待“物理基础”这一部分,它意味着这本书不仅仅是停留在抽象的数学推导,而是将理论与现实紧密联系。我想知道,那些被我们视为“正常”的欧几里得几何,在宇宙的尺度上,或者在极端的物理条件下,是否会失效?非欧几里得几何又是如何成为描述这些现象的有力工具的?这本书是否会涉及宇宙的曲率,或者引力场对时空的弯曲等内容?我希望它能用生动形象的语言和富有启发性的例子,带领我理解那些反直觉的几何性质。我期待这本书能够拓展我的思维边界,让我看到一个更加广阔和深刻的宇宙。我希望它能够在我心中播下探索的种子,激发我对科学的无限热情。我期望在阅读的过程中,能够感受到数学之美与宇宙之宏大完美融合,体验到一种前所未有的智识上的愉悦。

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这本书的封面设计给我一种古老而神秘的感觉,仿佛里面蕴藏着宇宙的奥秘。虽然书名听起来有些技术性,但我相信作者一定能用通俗易懂的方式向我们展示一个全新的几何世界。我尤其好奇“非欧几里得几何”究竟是如何挑战我们对空间和距离的直观认知的,它又会如何与我们所处的物理世界产生联系。想象一下,如果我们生活在一个曲面上,直线不再是连接两点的最短路径,那该是多么奇妙的景象!这本书会不会带领我们穿越时空的维度,去探索那些我们从未设想过的宇宙形态?我迫不及待地想知道,作者将如何将那些抽象的数学概念具象化,用生动的语言和或许还有精妙的图示,让我们得以窥见非欧几里得几何的优雅与力量。我希望这本书能够激发我深入思考,甚至改变我对现实世界的看法。也许,它会揭示一些隐藏在日常现象背后的深层数学结构,让我们重新审视那些习以为常的规律。这本书的目标读者群似乎很广,从对数学充满好奇的初学者,到希望拓展视野的专业人士,都能从中找到乐趣和启发。我非常期待能在这本书中找到对“物理基础”的解答,这部分内容尤其吸引我。因为几何学作为一种抽象的数学理论,最终能否与我们所体验到的物理现实产生真实的、可验证的联系,一直是让我着迷的问题。这本书是否会提供一些具体的例子,说明非欧几里得几何在描述宇宙、引力场,甚至黑洞等现象时的优越性?我非常期待能看到一些跨越学科界限的深刻见解,将纯粹的数学思想与我们感知的物理世界紧密相连,而不是仅仅停留在理论层面。这对于理解我们所处宇宙的本质,以及未来可能出现的物理理论,都将具有重要的意义。我希望作者能够以一种充满诗意的方式来描绘这些抽象的概念,让数学之美与宇宙之宏大融为一体,产生一种令人心潮澎湃的阅读体验。

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当我看到《A Simple Non-Euclidean Geometry and Its Physical Basis》这个书名的时候,我立刻被它所吸引。我一直觉得,我们对空间的认知,很大程度上是我们感官和经验的产物,而“非欧几里得几何”这个概念,则是在提醒我们,是否存在着一种超越我们日常经验的、更加本质的空间结构。书名中的“简单”二字,让我对这本书抱有了很高的期待,我希望它能够以一种清晰易懂的方式,为我揭示非欧几里得几何的奥秘,而不是让我陷入更加复杂的数学迷宫。我特别关注“物理基础”这一部分。我一直对数学的实际应用和它如何描述物理世界充满兴趣。我想知道,那些在高中课本里被视为“反直觉”的几何概念,是如何在真实的物理世界中得到体现的。例如,是否会探讨爱因斯坦的广义相对论,以及非欧几里得几何在描述时空弯曲中的作用?我希望这本书能够提供一些具体的例子,来帮助我理解,在某些情况下,为什么欧几里得几何不再适用,而非欧几里得几何反而成为了描述现实的更优工具。我期待这本书能够带领我跳出固有的思维模式,用一种全新的、更加宏观的视角来审视我们所处的宇宙。我希望它能让我有一种“原来如此!”的顿悟感,而不是一种“我还是没懂”的困惑。我期待这本书能够像一幅精美的画卷,徐徐展开,让我看到数学与物理世界之间那令人惊叹的联系。

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刚拿到这本《A Simple Non-Euclidean Geometry and Its Physical Basis》,我脑海里立刻浮现出那些课本上枯燥乏味的几何定理,但书名里的“简单”和“物理基础”又给了我一丝希望。我一直觉得,数学,尤其是几何,不应该只是存在于纸上的符号和线条,它应该是描述我们周围世界最根本的语言。非欧几里得几何听起来就充满了“不一样”,它挑战了我们从小被灌输的“直线是两点间最短距离”的观念,这让我非常好奇,在这样一个“弯曲”的空间里,我们该如何理解距离、角度和形状?这本书会不会像打开了一扇通往全新宇宙的大门,让我们看到一个我们熟悉的世界,但却以一种完全不同的方式来理解它?我尤其关注“物理基础”这个词,它意味着这本书不仅仅停留在理论推导,而是试图将抽象的数学模型与真实的物理现象联系起来。我希望它能解释,为什么在某些情况下,欧几里得几何失效了,而非欧几里得几何反而成为了描述自然的更精确工具。是不是像爱因斯坦的广义相对论,就用到了黎曼几何来描述时空的弯曲?这本书会以一种怎样的篇幅来探讨这些联系呢?我期待它能用清晰的逻辑和循序渐进的讲解,带领我一步步走进非欧几里得几何的世界,理解那些看似反直觉的概念,并最终领略数学在揭示宇宙奥秘中所扮演的关键角色。我希望它能让我有一种“原来是这样!”的豁然开朗的感觉,而不是一种“我还是没懂”的挫败感。它是否会包含一些历史的溯源,介绍非欧几里得几何是如何被发现的,以及那些伟大的数学家们在探索这个领域的艰辛与辉煌?这些人文的色彩,往往能让枯燥的理论知识变得更加生动有趣。

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这本书的标题,特别是“A Simple Non-Euclidean Geometry and Its Physical Basis”,让我感到一种莫名的吸引力。我一直认为,数学的美丽不仅在于它的逻辑严谨,更在于它能够成为理解和描述我们所处世界的强大工具。“非欧几里得几何”这个词组本身就充满了挑战性和神秘感,它似乎暗示着一种超越我们日常直觉的几何学。我非常好奇,这本书所说的“简单”究竟是怎样的简单?作者会用怎样的方式来化繁为简,让那些可能让初学者望而却步的抽象概念变得触手可及?我特别期待“物理基础”部分的内容,这部分让我觉得这本书具有很强的实践意义和探索价值。它是否会揭示,非欧几里得几何是如何被用来构建我们对宇宙的理解的?例如,它是否会涉及时空的弯曲,以及我们如何用非欧几里得的视角来解释引力现象?我希望这本书能够提供一些清晰的图示或者生动的类比,来帮助我理解那些反直觉的几何性质,比如在曲面上,直线会是什么样子,三角形的内角和又会如何变化。我期待这本书能够带我进入一个全新的思维空间,让我能够以一种更加深刻和广阔的视角来审视我们所处的现实世界。我希望它不仅仅是一本教科书,更是一扇窗户,让我能够窥见宇宙深处的奥秘。我期待在阅读的过程中,能够感受到数学与物理相互交织的魅力,看到抽象的理论如何能够有力地解释那些宏大而壮丽的自然现象。

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《A Simple Non-Euclidean Geometry and Its Physical Basis》这个书名,就像是一扇通往未知世界的门,瞬间吸引了我的目光。我一直认为,我们对空间的认知,很大程度上是被我们日常的经验所局限的,而“非欧几里得几何”这个概念,则是在提醒我们,可能存在着一种比我们所习惯的更加广阔和复杂的空间结构。书名中的“简单”二字,更是让我对这本书充满了期待,我希望它能以一种清晰易懂的方式,将那些可能令人望而却步的数学概念变得平易近人。我特别关注“物理基础”这一部分,这让我相信这本书不仅仅是一本纯粹的数学理论介绍,它更可能是一本关于宇宙本质的探索之书。我希望它能解释,非欧几里得几何是如何被用来描述我们所处的物理世界的,例如,它是否会涉及到时空的弯曲,以及我们如何用非欧几里得的视角来理解引力?我期待这本书能够提供一些引人入胜的例子,来帮助我理解那些反直觉的几何概念,例如在曲面上,直线究竟意味着什么,或者不同类型的非欧几里得空间中,三角形的性质会有何不同。我希望这本书能够拓展我的思维,让我用一种更加深刻和宏观的视角去理解我们所生活的宇宙。我期待它能够成为一本能够启迪智慧,激发探索欲的读物。

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这本书的书名《A Simple Non-Euclidean Geometry and Its Physical Basis》瞬间就抓住了我的注意力。我一直对那些能够挑战我们固有认知和常识的学科领域充满兴趣,而非欧几里得几何无疑就是其中之一。从高中时期第一次接触到“非欧”这个概念,我就被它深深吸引,但当时课本上的讲解实在有限,让我始终觉得隔靴搔痒。这本书的“简单”二字,仿佛是一个承诺,让我相信作者能够用一种更加易于理解的方式来阐释这些复杂的数学思想。我非常期待能够深入了解非欧几里得几何的几种不同类型,比如罗氏几何和双曲几何,它们究竟是如何构建和运作的,与我们熟悉的欧几里得几何又有何本质区别?更让我兴奋的是“物理基础”这一部分,这让我联想到宇宙的膨胀、时空的弯曲,甚至量子力学中的一些概念,它们是否都与非欧几里得几何有着千丝万缕的联系?我希望这本书能够带领我看到,那些抽象的数学公式如何精确地描述了我们身处的宏观宇宙和微观粒子世界,将纯粹的数学理论与我们可观察的物理现实紧密地联系在一起。我希望它不仅仅是一本介绍数学概念的书,更是一本能够激发我对宇宙本质进行深刻思考的启迪之作。我期待书中能出现一些引人入胜的例子,例如通过类比或者形象的比喻,来帮助我理解那些反直觉的几何性质。或许,它会像一本寻宝图,指引我发现隐藏在数学和物理世界深处的宝藏。我希望在阅读完这本书后,我能用一种全新的视角去观察和理解周围的世界,看到那些隐藏在表面现象之下的数学规律。

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当我看到《A Simple Non-Euclidean Geometry and Its Physical Basis》这个书名时,我的脑海里立刻闪过了无数的画面,充满了各种奇妙的可能性。我一直觉得,人类对空间的理解,很大程度上是受到我们自身感知和经验的限制,而“非欧几里得几何”这个概念,就像一把钥匙,能够打开我们认知的大门,让我们看到一个更加广阔和复杂的几何世界。我非常好奇,书中所提到的“简单”是如何实现的,作者是否会采用一些巧妙的方法,将那些晦涩难懂的数学概念,用一种直观易懂的方式呈现出来?我尤其关注“物理基础”这一部分,因为它意味着这本书将不仅仅停留在理论的层面,而是会深入探讨非欧几里得几何与我们所生活的物理世界之间的联系。我希望它能够解释,为什么在某些物理现象中,我们必须超越欧几里得的框架,去拥抱那些更加弯曲和非传统的几何模型。是否会提到,例如爱因斯坦的广义相对论,它如何巧妙地运用黎曼几何来描述引力场的本质?我期待这本书能够提供一些具体的例子,说明非欧几里得几何在天文学、宇宙学,甚至在我们日常生活中的潜在应用。我希望这本书能够激发我深入思考,打破我对空间和距离的固有观念,从而对宇宙的本质有一个更深层次的理解。我希望它能像一位耐心的向导,带领我穿越抽象的数学迷宫,最终抵达对宇宙运行规律的深刻领悟。我对这本书的期待,不仅在于学习新的知识,更在于它能否在我心中种下一颗对未知世界探索的种子。

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