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¿Existen modelos "sencillos e intuitivos" de geometría hiperbólica?

He leído muchas veces que la geometría hiperbólica es geometría en una superficie curvada negativamente , pero cuando intento investigarlo en Internet, suelo obtener cosas como la Disco de Poincaré o Disco Beltrami-Klein que no resultan intuitivas (sobre todo por la forma en que se definen las distancias en ambos modelos).

El modelo actual más sencillo que he encontrado es el Modelo hiperboloide de Minkowski (y tanto el modelo del disco de Poincare como el del disco de Beltrami-Klein pueden derivarse como proyecciones azimutales del modelo del hiperboloide), pero hay dos dificultades principales que tengo con él:

  • se basa en una "métrica de Minkowski" para derivar la distancia que es diferente de la métrica euclidiana (y el documento no parece describir cómo se podría descubrir esta métrica en primer lugar, excepto en el contexto de la relatividad general)
  • utiliza un hiperboloide de dos hojas, que es una superficie curvada positivamente en el espacio euclidiano tridimensional, no negativamente.

También conozco el modelo de la pseudoesfera, que utiliza una superficie de curvatura negativa pero tiene geodésicas/líneas complicadas así como una serie de vídeos titulada "Geometría hiperbólica universal" que parece prometedor en su simplicidad, pero utiliza un enfoque completamente diferente de la geometría hiperbólica (y tarda mucho en verse).

Por ello, ¿existe un modelo de geometría hiperbólica que resuelva todos estos "problemas" (es decir, que utilice la métrica euclidiana, una superficie de curvatura negativa, geodésicas/líneas sencillas y un marco geométrico conocido), o es imposible?

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billythekid Puntos 156

Usted preguntó

Por ello, ¿existe un modelo de geometría hiperbólica que resuelva todos estos "problemas" (es decir, que utilice la métrica euclidiana, una superficie de curvatura negativa, geodésicas/líneas sencillas y un marco geométrico conocido), o es imposible?

y la respuesta sencilla es que no es posible. La razón es que lo que quieres sólo puede hacerse para una geometría que tiene mayor curvatura que el espacio en el que está inmersa. Así, en el espacio de curvatura cero podemos tener bonitos modelos de superficies positivamente curvadas. Si viviéramos en un espacio de curvatura negativa, entonces podríamos tener buenos modelos de superficies de mayor curvatura como como el plano euclidiano. Sin embargo, no podríamos tener de superficies con curvaturas más negativas.

Una de las razones, entre otras, de esta situación es que el perímetro de un círculo se expande linealmente a medida que el radio en los espacios euclidianos. En los espacios hiperbólicos, el perímetro se expande exponencialmente. Por lo tanto, no hay espacio en el espacio euclidiano para contener todo el el perímetro de una manera agradable sin compromisos.

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