黎曼几何是什么

如题所述

黎曼几何是非欧几何的一种,亦称“椭圆几何”。

创立

人们终于认识到存在一种不同于欧氏几何的新几何,称其为非欧几何。不久之后,德国的黎曼采用另一条新公理取代第五公设,创建了另一种非欧几何。黎曼的新公理认为,“过直线外的一点,一条平行线也得不出来”。

数学界很快认识到这三种几何都是正确的,它们反映不同曲率空间的性质。人们把罗巴切夫斯基和鲍耶创建的几何称为罗氏几何,把黎曼创建的几何称为黎氏几何。欧氏几何是平直空间中的几何,黎氏几何是正曲率空间中的几何,罗氏几何则是负曲率空间中的几何。

1845年,黎曼在哥廷根大学发表了题为《论作为几何基础的假设》的就职演讲,标志着黎曼几何的诞生。黎曼把这三种几何统一起来,统称为黎曼几何,并用这一工作,在哥廷根大学的数学系作报告,谋求一个讲师的位置。

后经E.B.Christoffel,L.Bianohi及C.G.Ricci等人进一步完善和拓广,成为A.Einstein创立广义相对论(1915年)的有力数学工具。此后黎曼几何得到了蓬勃发展,特别是E.Cartan,他建立的外微分形式和活动标架法,沟通了Lie群与黎曼几何的联系,为黎曼几何的深入发展开辟了广阔的前景,影响极为深远。

近半个世纪来,黎曼几何的研究从局部发展到整体,产生了许多深刻的并在其他数学分支(如代数拓扑学,偏微分方程,多复交函数论等)及现代物理学中有重要作用的结果。

内容

黎曼的研究是以高斯关于曲面的内蕴微分几何为基础的,在黎曼几何中,最重要的一种对象就是所谓的常曲率空间,对于三维空间,有三种情形:曲率恒等于零;曲率为负常数;曲率为正常数.

黎曼指出:前两种情形分别对应于欧几里得几何学和罗巴切夫斯基几何学,而第三种情形则是黎曼本人的创造,它对应于另一种非欧几何学。黎曼的这第三种几何就是用命题“过直线外一点所作任何直线都与该直线相交”代替第五公设作为前提,保留欧氏几何学的其他公理与公设,经过严密逻辑推理而建立起来的几何体系。

这种几何否认“平行线”的存在,是另一种全新的非欧几何,这就是如今狭义意义下的黎曼几何,它是曲率为正常数的几何,也就是普通球面上的几何,又叫球面几何。该文于黎曼去世两年后的1868年发表。

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