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In/out equivalente a izquierda/derecha "quiralidad"

Disculpas si esto es off-topic, pero estamos teniendo un problema a través de la Lengua inglesa con esta pregunta, y yo pensé que ustedes podrían ser capaces de ayudar.

Básicamente es una cuestión de topología. Sabemos que la palabra quiralidad, para distinguir entre dos cosas que son idénticos en todos los aspectos, o que se diferencian sólo en sus izquierdo/righthandedness.

Es significativo en matemáticas/física teórica de distinguir entre "adentro punto fuera" y "fuera-punto fuera" de la misma manera? Si es así, hay una palabra análoga a la quiralidad para transmitir esa distinción?

Yo pregunto aquí porque sé que hay un debate acerca de la "forma" de la continuidad espacio-temporal (que no entiendo), por lo que parece al menos posible para mí que unos hipotéticos marcos que matemáticamente se puede describir en realidad podría ser verbalizados el uso de la palabra que buscamos.

3voto

riza Puntos 170

Al principio no entendí el objetivo de tu pregunta, pero yo prefiero no perder lo que he tenido así que voy a usar mi inicial de la escritura como una continuación. Esta no es la más matemáticamente cuidado de una exposición, pero espero que sea útil conceptualmente.


De curso de topología tiene noción de interior y exterior (como los diseñadores de casa). El problema es que el topologist la noción de que ellos por lo general se refiere a la mera pertenencia a un conjunto de puntos o no (excepción: la de la curva de Jordan teorema) en lugar de cómo el exterior se divide, por lo que es en realidad, más el diferencial de aparejador's idea que queremos. Si una hipersuperficie de vida dentro de un espacio exterior, como una superficie 2D que viven en tres dimensiones del espacio Euclidiano, es bastante agradable (por ejemplo, conectado, cerrado), se divide todos los puntos no específicamente en la superficie en un interior o en el exterior. En más topológico términos podemos decir que el complemento (conjunto de todos los puntos que no están en la superficie) se divide en dos componentes conectados - en nuestro Euclidiana ejemplo, uno de los componentes tiene una infinidad de medida (el exterior) y uno finito (en el interior). Aunque esto puede ser aplicado a algunos colectores que están incrustados o inmersos en grandes ambiental de los espacios - en el ambiente del espacio, que proporciona la sustancia para el "interior" y "exterior" - hay dos cosas importantes a tener en cuenta acerca de esta idea:

  • Algunos colectores, con o sin límite, son no-orientable (por ejemplo, de la botella de Klein), lo que significa que si están inmersos, se puede tomar un punto sobre la hipersuperficie y hacia el exterior, señalando normal del vector (es decir, una "dirección" desde el punto en un ángulo recto a la superficie), a continuación, el transporte, el punto y el correspondiente vector perpendicular alrededor de la superficie de vuelta a donde estaba pero con la normal que apunta la otra manera, como una hormiga que se arrastra sobre una cinta de Moebius y terminando ostensiblemente en el otro "lado". Aquí no hay ninguna en el interior o en el exterior.
  • Colectores - y yo debería haber hecho de este un punto anterior, pero estas son las abstracciones de los matemáticos utilizan para la discusión de la curva y a la no-Euclidiana espacios - se supone verse intrínsecamente. Mientras que el diferencial de los geómetras hacer una distinción entre el local de los fenómenos (aproximadamente, el comportamiento en un infinitessimal escala, por ejemplo, la curvatura) y global de los fenómenos (características del espacio como un todo, por ejemplo, en su género, o de más o menos cómo muchos "agujeros" o "asas" que tiene), también hay algo que decir acerca de la distinción entre la visualización de un colector intrínseca versus "desde afuera". La mayoría de la gente (en mi experiencia) concebir el espacio Euclidiano y espacios curvos como (esencialmente) hypersurfaces incrustado en el espacio Euclidiano, pero el espacio ambiental, para los matemáticos, es totalmente innecesario y se considera independiente o adicional de la estructura. El infierno, no de Riemann colectores aún no puede ser incrustado en Euclidiana espacios debido a la incompatibilidad de la métrica de las firmas.

Desde los colectores son intrínsecas a las criaturas, siendo apático acerca de algo fuera de sí misma, cuando están inmersos, sus puntos de forma natural no tiene una preferencia para el interior o en el exterior y por lo tanto no técnicamente no tener sentido decir que un espacio está dentro-fuera. Sin embargo, si nos arbitrariamente equipar con su preferencia (es decir, si se trata de una inmerso oreintable colector de codimension 1 y le damos un vector normal, ya sea apuntando siempre en el exterior o interior), entonces podemos justificadamente hablar sobre si la deformación continua a nosotros nos importa considerar conserva o invierte los normales (creo que esto puede ser más rigurosos con el mapa de Gauss o algo).

De esta manera, vemos que "dentro-fuera" es siempre relativa a algunos arbitrariamente inicial especificado de datos que es ajena al objeto en sí mismo (o tal vez en relación a un fuera de invariantes, como la persona que una camiseta es en donde las etiquetas y stitchlines podría representar intuitivamente hacia el interior de las normales, o la impresionado rayas en un calcetín en relación a un pie). Por desgracia, no estoy al tanto si hay terminología estándar para este inicial de los datos o de la posición relativa - como "orientación" o "evertivity" -, así que no creo que haya una verdadera respuesta a su pregunta en este momento.

Sin embargo, tal cosa ya ha sido estudiado en el caso particular de una esfera (aquí está a veinte minutos de vídeo de explicación con las demostraciones visuales, y aquí está el artículo de la Wikipedia en Smale la paradoja). La acción de giro de la esfera interior se llama esfera de la eversión. No estoy al tanto si la eversión ha sido ampliado en el estudio a otros objetos de la esfera, pero las bases matemáticas necesarias para analizar y derivar de hechos adicionales si queríamos parece que ya está establecido en la moderna topología y la geometría diferencial.

2voto

zyx Puntos 20965

La quiralidad presupone algún tipo de movimiento o transformación (de los objetos junto con el espacio circundante) para superponer las manos izquierda y derecha de objetos en cada uno de los otros. Puede ser un espejo de reflexión para que en un paso de intercambios de cada punto con su quirales contraparte, o un suave movimiento físico (que requieren una dimensión extra, tales como la colocación de la 2-d de la superficie de una mano contra el 2-d de la superficie de la otra moviendo a través de un espacio tridimensional).

Dentro y por fuera son perfectamente razonable conceptos que, matemáticamente, pero no es común (en particular, no hay nada tan genérica como "dentro" y "fuera" de sí mismos que tienden a aplicar cuando esas palabras) de una transformación que los intercambios de los dos. Esto es cierto aun si se le permite a distorsionar las distancias por el estiramiento y torsión del espacio de manera desigual. Hay operaciones como la inversión en la escuela primaria de la geometría que, a grandes rasgos, el intercambio dentro y fuera de un círculo, pero estos son realmente de conmutación de la en/fuera de un pinchazo en un círculo, o un anillo, que en este contexto es un tras-el-hecho de complicación de la original figura geométrica para hacer la transformación de la "obra" (*), y no una manifestación de cualquier fundamentales de la intercambiabilidad de los dos lados.

La transformación de la imagen tiene algún sentido para la orientación local. Una curva en el plano, una superficie en el espacio, y en general un n-dimensional de la superficie en (n+1)-dimensional espacio localmente (es decir, cerca de cualquier punto de la superficie, o en pequeñas regiones) dividir el espacio en una "izquierda" y "derecha" en relación a la superficie. Si hay una división global del espacio en partes dentro/fuera de la superficie, esto coincidirá con la noción de un local de la orientación izquierda/derecha para la superficie (una dirección de punto y el otro FUERA, cerca de cualquier punto). Si se coloca esta imagen en un espacio de una dimensión superior, tales como el dibujo de un círculo en el plano y colocar el avión en un 3-dimensional espacio circundante, a continuación, el local de flechas "izquierda" y "derecha" en el avión en cada punto del círculo, se puede girar en la dimensión adicional hasta que se intercambian. Hay otro tipo de transformación entre la izquierda y la derecha en el caso de los no-orientable superficies como la banda de Moebius. Allí, usted puede cambiar a la izquierda y a la derecha por particulares siguientes tipos de bucles a través de cualquier punto dado, como una hormiga caminando de la longitud de la cinta de Moebius, y encontrar que cuando se devuelve la noción de izquierda y derecha (o arriba y abajo, a partir de la hormiga punto de vista) se han invertido.

Una diferencia entre estas transformaciones y en el caso de quirales manos, guantes y calcetines en el espacio 3-dimensional es que para los familiares de los objetos físicos, el espacio y los objetos son transportados directamente a través de la transformación. En el caso de los locales de las orientaciones y de dimensiones superiores, las colocaciones de los objetos, las ubicaciones y orientaciones son una especie de extra estructura añadido al objeto en cada punto, y las transformaciones que se están moviendo en la estructura de todo mientras se mantiene el objeto en su lugar.

notas:

  • Hubo mucho upvoted anterior discusión aquí, de topológico fuera en el interior de las transformaciones y de cómo formalizar ellos: ¿por Qué se puede girar a la ropa del lado derecho?

  • (*) por lo que la transformación de "trabajo" que significa que el interior y el exterior generalmente son topológicamente distintos, así que no hay transformación del espacio que puede hacer de ellos verdaderamente equivalente sin alguna modificación de la figura. Por ejemplo, el exterior de un círculo o una esfera de aspecto (topológicamente, es decir, con el estiramiento permitido) como el interior con una sólida pieza eliminado. Después de la extracción de una pieza similar desde el interior del componente se convierte en topológicamente la misma que la del exterior, creando el potencial para el uso de una inversión o algún tipo de flujo continuo del espacio a través de una dimensión superior, a interexchange las dos regiones. Tal transformación no puede ser una distancia preservación de la operación como un reflejo de espejo, por lo que incluso si usted permite que este tipo de modificación de la figura original, no hay ninguna analogía perfecta con la intuitiva motivación de una orientación de la inversión, pero la distancia-la conservación, la correspondencia entre la izquierda y la mano derecha de guantes, calcetines, zapatos o las moléculas de azúcar.

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