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数理仙途:万家争鸣 第五十三章 空间的性质

    “由于现实中的空间多为连续空间,所以我们就讨论连续的空间吧。对于一个空间,如果我们可以有远近、长度、大小这种直觉,那么我们就可以在其上定义一个度规,这样的空间称为度规空间,但也有些空间,无法定义长度,只能定义临近性,这样的空间称为拓扑空间。我不知道以在座前辈的见多识广,是否有见识过其他类型的空间……”

    “如果度规空间,能对其微观结构进行分析,这样的空间就称为广义黎曼空间……”

    “对于广义黎曼空间,我们可以对空间的禀赋特性进行分析,就是空间的曲率。曲率,就是空间的弯曲程度,根据空间的曲率特性,存在有几种典型的广义黎曼空间,包括正曲率的椭圆几何空间,零曲率的平直空间,以及负曲率的双曲几何空间。现实空间,为平直空间,秘境空间,属于椭圆几何空间,而幻境空间与精神空间,则属于双曲几何空间。”

    一言既出,众人皆惊。从来没有人,能真正地描述清楚现实世界、秘境空间、幻境空间与精神空间的关联。而乔闵,竟然通过空间曲率为基本特征,将几种空间归纳到统一的框架下进行分析了。

    以阳神修为,能看到空间的弯曲的,在他们眼中的世界,小世界是平直的空间,幻境空间与精神空间是一种反向弯曲的世界,很难描述这种弯曲,如果非要说,幻境空间内的每一点,就有些像是三维的马鞍面似的,处处反向弯曲着。而秘境世界,却是另一种方向的弯曲,秘境内的每个位置,都如同人在一个盆地底部,四面八方都是向上的那种感觉。经乔闵这么一分析,在场众人竟然一瞬间对于空间的理解深了数倍不止。

    秘境空间,属于椭圆空间,而幻境空间与精神空间,属于双曲空间,这个结论是最近乔闵对幻境、秘境等空间进行思考后得到的结论。通过查阅部分典籍,及对空间的特征进行分析,乔闵对于自己的结论还是有些确定的。

    虽然以他的修为,无法看到也无法感受到空间的弯曲,但通过空间的各种性质,反演出不同空间的曲率来。

    当然,小世界是平直空间这件事,他由于没见过小世界,也不敢妄下结论了。

    “空间最重要的特性,就是空间曲率了。何为曲率?曲率即空间的弯曲程度。以空间论,曲率可分为内禀曲率与外曲率。所谓内禀曲率,是指空间本身的弯曲程度,而外曲率则是空间嵌入更高维空间下的弯曲。我们假设一种情况,如一个精神空间出现在秘境里,那么这个精神空间的内禀曲率是负曲率,而外曲率则是正曲率,如同把一个反向弯曲的球在外面强行扭曲成正向弯曲。那么在这个精神空间的内部,二者相互叠加,可能出现零曲率的空间……”乔闵又提出空间的两个重要概念,内禀曲率与外曲率。

    而对于数术之道最为精深的若灵犀也心下一动,二者叠加,零曲率的空间吗?

    内禀曲率与外曲率如何理解?你可以想象一个圆柱面。圆柱面自身是直的,为啥这么说?买一张白纸,你可以把圆柱面给包住,不留一点缝隙,只需要把白纸在三维空间里沿一个方向弯过来就行了。所以,圆柱面无内禀的曲率,但有外曲率的一个空间。

    而一个球面就有内禀曲率了,你想象一张白纸,无论如何不能直接把球面不留一点缝隙地包住吧,总是把白纸弄出很多褶皱来才能包住,这种“多余”出来的褶皱,就是正曲率的一种具现化。

    同样,一个马鞍面,你用一张纸能包住吗?也不行,与包起椭球面的那种“多余”相比,包马鞍面会感觉纸“不够”,如果是个橡皮膜的话,用力拉才能包住,这种“不够”的感觉,就是“负曲率”的一种具现化。

    略停顿几秒钟,待众人稍微消化一下,乔闵借着讲解道:“如何计算空间的曲率呢?其实,空间的曲率不是由一个数字决定的,而是由一组数字决定的,称作黎曼曲率张量。我们现实世界的黎曼曲率张量是通过3*3*3*3,也就是81个数来进行表示,当然,对于平直时空,黎曼曲率张量都为0。一个空间的对称性越高,那么黎曼曲率张量中的0的个数越多。”

    “如果修真世界中存在低维世界,如传说中的山河社稷图的图内空间,那么这个空间的黎曼曲率张量是16个数来进行表示。对于曲率张量的计算,可通过张量分析来进行计算,其过程如下……”

    黎曼曲率张量是个很有用的东西,理论上,空间的所有性质,都可以由黎曼曲率张量来进行表征,如空间的结构常数,空间的微分特性等。

    然后,乔闵又开始讲解非平直时空下时间与空间的关联。

    “对于椭圆空间与双曲空间,其固有时间与现实世界中的时间并不同步,这种不同步是由空间的曲率决定的。时间的变化会有两类,一类是‘钟慢效应’,一类是‘钟快效应’。大引力场导致的空间下,会出现‘钟慢效应’,也就是在空间一日,外界一年。而非引力场的空间下,会出现‘钟快效应’,即空间一年,外界一日。两侧空间的时间变化速度,可根据广义洛伦兹变化公式来进行求解……”

    乔闵滔滔不绝的讲解了一个时辰,把自己对空间的所有理解全部讲述清楚。

    其实,说实话,虽然在场的诸位阳神境界都极高,但论及对空间的理解,未必能比乔闵高。因为,乔闵专门钻研过介绍空间的数学学科,微分几何。

    微分几何对于时间与空间的研究,真是臻于极致。基于微积分理论,来对欧式空间的泛化空间——流形,进行研究,研究流形的各种微分、积分、映射的性质。

    这些阳神修士,虽然心神运转速度超过地球学者的万倍,但没有基础,即使超过亿倍,那又如何?

    地球上的科学计算机,计算速度比之人的思维快何止百亿倍,但无计算方法,那再快的速度也为空。

    乔闵讲完后,突然,幻境空间里竟然凝成了一朵朵雪白的莲花,从空中缓缓的坠下。