第三百八十一章 拓撲學(拓撲學)_數學心_思兔 
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第三百八十一章 拓撲學(拓撲學)(2 / 2)

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馬克笑說“我當然知道你想說的是莫比烏斯帶或者克萊因瓶,他們需要對材料進行一些翻轉或者變形之後,才能組合在一起。”說到此處,馬克在想長條粘貼旋轉一遍時是莫比烏斯帶,旋轉兩遍的時候那是什麼?雖不是莫比烏斯帶那麼,但是也不是正常形狀。但馬克沒敢說這些,因為太魔性了。先收一收搞好學問吧。

erikzeean“沒錯,這確是拓撲特點。明白這些拓撲粘合的靈活性。還有一個,就是複雜形狀的拓撲是由簡單拓撲形狀粘合形成。那就需要問,什麼是簡單的拓撲形狀?也就類似堆積木的積木是什麼樣的?這樣的東西是最簡單的嗎,是不是還可以更簡單。這些簡單的元件拓撲,也是研究對象。”

馬克說“那當然,這是必須的,拓撲元件知道怎麼弄,才能知道拿什麼東西去粘。而元件往往就難免的涉及數學中群的知識了。群就是研究數學對象的各種元件的,拓撲肯定也是需要群分類,群運算也需要了。”馬克才想起剛剛說四則運算是不合適的。

erikzeean“沒錯,弄清一堆元件後,我們就敢粘貼了,而粘貼的時候必須弄好順序,先粘哪個,後粘哪個,這種先後順序就是軌道空間。不同的軌道空間,肯定會粘出不一樣的東西。”

馬克說“沒錯,然後我們就要開始這些工作了。”

erikzeean“走到這一步,想必要讓自己思想升華一下了,其實知道拓撲學的計算本質後,那是不是就跟數學中圖論的東西是相似的,畢竟圖的形狀,裡麵也包含洞這些信息,唯一不同的是,圖論中連接點和傳輸線的權重不一樣。而拓撲學中這些節點和連線都是平等的。”

馬克說“所以一個個等價的拓撲形狀,就成了”

erikzeean“這種等價稱之為同倫。”

馬克說“這是?”

erikzeean“一個形狀,通過連續變化,變成另外一個形狀。不破壞其中洞,或者虧格。”

馬克恍然大悟道“所以開始要構造基本的這些群,使用同論這個方法,可以讓一個很簡單的形狀變成各種各樣的樣子。這些樣子當然都是同一類的。之後我們去計算這種各種各樣的映射了。一個簡單的拓撲元件會出現各種各樣同倫型。但是如何很多同倫型的變換物放在一起,也難以判斷出這是否是一個簡單的元件同倫變換出來的。”

erikzeean“布勞威爾不動點定理可以解決這個麻煩的問題。”

馬克知道布勞威爾不動點,但頭一次聽說要解決這個問題。

erikzeean“隻要是同一形狀的各種不同映射,變化出千變萬化的各種同倫型的拓撲形狀,那他們的布勞威爾不動點一定是相同的。”

馬克興奮說“太好了,很機智。”

“然後大戰拳腳了吧。”

erikzeean說“沒錯,在研究一些複雜平麵的時候,我們可以分而治之,把平麵都分成一個個簡單的形狀,這就是我們研究複雜問題的辦法。”

“然後研究清楚了,最後粘在一起?或者說那種分離開,我們也要知道他們怎麼粘的才對。”

erikzeean說“我們把這些每個分開的東西的邊際研究清就行,這在前麵的連通性中,已經說清了。”

馬克指著一棵樹,上麵有一個扭曲的木頭,馬克說“我們研究這個扭曲的木頭,裡麵的旋就算一個洞。我們對這個空間進行刨分。”

erikzeean說“在這裡刨分完後,要對每一個被分開的東西,進行編號,存在的依據就是其中心,也就是重心出。有幾個重心,就代表分成了幾個形狀,以此方便研究。”

馬克說“然後儘量分成最基本的單元,分到不能再分處。”

erikzeean說“這就是單純逼近。”

馬克說“如何能夠實現這一過程呢?主要是看什麼呢?”

erikzeean說“不看這個扭曲的樹,打個比方,我們挖出來一個鑽石原石,要把他們分成簡單的四麵體一類的形狀,當然不是鑽石那種的。我們儘可能剩下材料,不浪費任何一個區域,儘可能多的去切割。”

馬克說“聽起來很困難啊。”

erikzeean說“需要對原來石頭的棱進行測量和分析,這就是複形的棱道群,再根據此,進行軌道空間的單純刨分。儘量分的要合理,一步步來。當然結果就是得知軌道和對應的元件單形。”

馬克說“確實難,但極具備實用性。”

erikzeean說“切割鑽石是三維空間,而我們要麵對的很多更加複雜的高維複形。”

馬克說“那怎麼辦,聽起來不見得,讓人望而卻步啊!”

erikzeean說“先對其進行分類,其中要得到軌道和單形,所以要把軌道定向工作做好。而分類的過程,要看總體的歐拉示性數,然後把割開和修補進行運算,著都用對應的運算方式。曲麵需要很多符號來表示,方便區分和運算。”

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馬克開竅也快的說“之後要用同調理論,使用一個有方向的軌道,結合每個拓撲的邊緣加上方向,然後對不同複雜形狀,分析其形狀是否可以連續變換得到。本質上是拓撲變成類似圖的一種計算和對比的過程。其中軌道聯係單形會以一串數字來表示這種組成。這裡很多就會涉及到鏈,和很多單形的邊緣。直接把單形邊緣放入軌道中,形成一個鏈子,這個鏈子就是帶著方向和組合方式的長鏈。”

erikzeean說“想想,世間萬事很多都可以用同調論,同調論不僅在微分幾何、複變函數、代數幾何、抽象代數、代數數論、微分方程、對策論等其他許多數學分支中有著廣泛的應用。而且在自然科學和其它工程技術領域的許多學科諸如:電路網絡、理論物理、計算機、電子通訊、現代控製理論乃至原子核構造理論等學科都具有廣泛的應用。已成為現代數學及現代技術領域中不可替代的基礎工具之一,也是非數學類眾多領域的本科生及研究生必修的數學基礎課程。”

馬克說“是的,它可以讓很多問題變得簡單化。”

erikzeean“同調群也需要分類研究,以示方便研究複雜形狀。在此過程中免不了會有單純映射這種簡單的,也有輻式重分的相對複雜的。區分其中複雜形分類的時候”

馬克說“也需要有布勞威爾不動點之類的不變量。”

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