谁了解高斯曲面的几何?
德国数学家、科学家高斯(1777-1855),与牛顿、阿基米德并称为历史上最伟大的三位数学家。高斯是现代数学的奠基人之一,在历史上影响巨大,可与阿基米德、牛顿、欧拉并列,被誉为“数学王子”。
1828年,高斯发表了《曲面通论》,全面系统地阐述了空间曲面的微分几何,提出了内禀曲面理论。高斯曲面理论后来被黎曼发展。
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从1816开始,高斯将大部分精力投入到大地测量学和地图制图的研究中。在这方面,他发表了很多论文,这些论文引起了他对微分几何的兴趣,并由此写出了发表于1827的论文:Discontinues Generales Circa super ficies Curvas。除了这篇关于三维空间中曲面的微分几何的论文,高斯还引入了一个全新的概念,即把曲面本身看作同一个空间。正是这个概念,经过黎曼的推广,最终为非欧几何开创了一个全新的前景。
高斯对曲率的定义是指数面曲率的延续。高斯还证明,如果两个曲面可以一一对应,并且两个曲面上对应点的距离元素相等,那么我们称它们为等距曲面,它们一定具有相同的几何。特别是,它们在相应的点上必须具有相等的总曲率。如果我们想将曲面的一部分(在一定距离上)移动到另一部分上,一个必要的条件是这个曲面的曲率是常数。因此,球体的一部分(曲率是半径平方的倒数)可以不扭曲地移动到另一部分,但这对于椭圆球体是不可行的(无论如何,只要曲面或其一部分被恰当地放置并反射到另一部分)。
高斯在1827的论文中研究的另一大主题是:求曲面上的测地线。他还证明了一个关于曲率和测地线的三角形定理,可以解释一条测地线(线)中曲率的三角形积分值等于三角形(内)角和180度的余数,或者角和小于180度。此外,高斯在《微分几何》一文中讨论了一个曲面到另一个曲面的保角映射解析问题,并获得了丹麦皇家科学学会1822的一个奖项。所以我们说高斯在微分几何上的独创性,无疑是微分几何本身的一个里程碑。更何况高斯的著作中包含了当曲面本身被视为空间时,曲面上确实存在非欧几何,我们不知道高斯对于曲面几何的这种非欧解释是否有先见之明。
http://www2.emath.pu.edu.tw/s9005153/Gauss-s.htm