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第406章空间的研究（第2页）

“折叠......弯曲......”

此时的李安，就好像是一个偏执的科学家！

但是科学家。

哪一个不是偏执的呢？

我们今天都知道时空是弯曲的，可是这个奇怪而又迷人的陈述究竟是什么意思呢？

“弯曲”

是一个日常用词。

三维空间里的欧几里德几何允许我们讲一维的曲线和二维的曲面。

圆是一个一维几何图形（只有长度，没有宽度和深度），其半径越短。

则弯曲程度越大。

反之，如果半径增至无限长，圆就变成了直线，失去了弯曲性。

同样地。

一个球面随其半径的无限增长也会变成一个平面（若不计地面的粗糙，则在局域尺度上看地球表面是平的）。

弯曲因而是有精确的几何定义的。

但当维数增加时，定义变得复杂多了。

弯曲程度不能再像圆的情况那样用一个数来描述，而必须讲“曲率”

。

且看一个简单情况即圆柱面，这是一个二维曲面（图约，平行于其对称轴所量度的曲率为零，而在垂直方向上的曲率则与截出的那个圆相等。

尽管曲率有多重性，仍然可以定义出一个固有曲率。

在二维面上的每一个点都可以量出两个相互垂直方向上的弯曲半径，二者乘积的倒数就是曲面的固有曲率。

如果两个弯曲半径是在曲面的同一侧，固有曲率就是正的；如果是在两侧，那就是负的。

圆柱面的固有曲率为零，事实上它可以被切开平摊在桌面上而不会被扯破，而对一个球面就不可能这样做。

球面、圆柱面及其他任意二维曲面都“包理”

在三维欧几里德空间里。

这种来自现实生活的具体形象使我们觉得可以区分“内部”

和“外部”

，并且常说是一个面在空间里弯曲。

但是，在纯粹的几何学里，一个二维曲面的性质可以不需要关于包含空间的任何知识而完全确定，更高维的情况也是如此。

我们可以描绘四维宇宙的弯曲几何，不需要离开这个宇宙，也不需要参照什么假想的更大空间，且看这是如何做到的。

弯曲空间的数学理论是在19世纪，主要由本哈?黎曼发展出来的。

即使是最简单的情况，弯曲几何的特性也是欧几里德几何完全没有的。

再次考虑一个球面。

这是一个二维空间，曲率为正值且均匀（各点都一样），因为两个曲率半径都等于球面的半径。

连接球面上两个分离点的最短路线是一个大圆的一段弧，即以球心为中心画在球面上的一个圆的一部分。

大圆之于球面正如直线之于平面，二者都是测地线，就是最短长度的曲线。