พื้นผิวระบายอากาศ
ในเรขาคณิตเชิงอนุพันธ์พื้นผิวหายใจ (breather surface)เป็นตระกูลพื้นผิวทางคณิตศาสตร์แบบพารามิเตอร์เดียว ซึ่งสอดคล้องกับคำตอบหายใจ[ 1 ]ของสมการไซน์-กอร์ดอน (sine-Gordon equation) ซึ่งเป็นสมการเชิงอนุพันธ์ที่ปรากฏในฟิสิกส์เชิงทฤษฎีพื้นผิวเหล่านี้มีคุณสมบัติที่โดดเด่นคือมีความโค้งคงที่โดยที่ความโค้งนั้นถูกกำหนดไว้อย่างชัดเจน ทำให้พวกมันเป็นตัวอย่างของทรงกลมเทียม แบบ ทั่วไป
พื้นฐานทางคณิตศาสตร์

มีความสัมพันธ์ระหว่างพื้นผิวฝังตัว ที่ มีความโค้งคงที่ -1 ซึ่งเรียกว่าทรงกลมเทียม (pseudospheres) กับคำตอบของสมการไซน์-กอร์ดอน (sine-Gordon equation) ความสัมพันธ์นี้สามารถสร้างขึ้นได้โดยเริ่มจากตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของทรงกลมเทียม นั่นคือ แทร็กทรอยด์ ( tractroid ) ในชุดพิกัดพิเศษที่เรียกว่าพิกัดเชิงอะซิมโทติก (asymptotic coordinates) สมการเกาส์-โคดัซซี (Gauss–Codazzi equations)ซึ่งเป็นสมการความสอดคล้องที่กำหนดว่าเมื่อใดที่พื้นผิวที่มี รูปแบบพื้นฐาน แรกและที่สอง ที่กำหนดไว้ สามารถฝังตัวลงในปริภูมิสามมิติ ที่มี เมตริกแบบแบนได้จะลดลงเหลือสมการไซน์-กอร์ดอน
ในความสัมพันธ์ดังกล่าว แทร็กทรอยด์สอดคล้องกับคำตอบโซลิตอนเดี่ยวแบบสถิตของคำตอบไซน์-กอร์ดอน เนื่องจากการไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การแปลงลอเรน ซ์ของไซน์-กอร์ดอน จึงสามารถใช้ การแปลงลอเรนซ์แบบพารามิเตอร์เดียวกับคำตอบแบบสถิตเพื่อหาคำตอบใหม่ได้ ซึ่งในด้านของทรงกลมเสมือน คำตอบเหล่านี้เรียกว่าการแปลงลีซึ่งจะเปลี่ยนรูปแทร็กทรอยด์ไปเป็นพื้นผิวแบบพารามิเตอร์เดียวที่เรียกว่าพื้นผิวของดีนี
วิธีการแปลงแบ็กคลุนด์ช่วยให้สามารถสร้างคำตอบที่แตกต่างกันจำนวนมากสำหรับสมการไซน์-กอร์ดอน ซึ่งก็คือคำตอบแบบมัลติโซลิตอน ตัวอย่างเช่น 2-โซลิตอนสอดคล้องกับพื้นผิวคูเอ็นอย่างไรก็ตาม แม้ว่าวิธีนี้จะสร้างชุดคำตอบที่ไม่มีที่สิ้นสุด แต่คำตอบแบบเบรธเตอร์นั้นไม่ได้อยู่ในกลุ่มนั้น
โซลูชันการหายใจได้มาจากวิธีการกระเจิงผกผันสำหรับสมการไซน์-กอร์ดอน[ 2 ] โซลูชัน เหล่านี้มีตำแหน่งอยู่ในพื้นที่แต่มีการแกว่งไปมาตามเวลา
แต่ละคำตอบของสมการไซน์-กอร์ดอนจะให้รูปแบบพื้นฐานอันดับแรกและอันดับสองซึ่งสอดคล้องกับสมการเกาส์-โคดัซซี ทฤษฎีบทพื้นฐานของทฤษฎีพื้นผิวจึงรับประกันว่ามีพื้นผิวแบบพารามิเตอร์ที่สามารถกู้คืนรูปแบบพื้นฐานอันดับแรกและอันดับสองที่กำหนดไว้ได้ ในระดับท้องถิ่น การกำหนดพารามิเตอร์นั้นมีพฤติกรรมที่ดี แต่หากขยายออกไปอย่างไม่จำกัด พื้นผิวที่ได้อาจมีจุดตัดกันเองและจุดแหลมคม อันที่จริง ทฤษฎีบทของฮิลเบิร์ตกล่าวว่าทรงกลมเทียมใดๆ ก็ไม่สามารถฝังลงในพื้นผิวได้อย่างสม่ำเสมอ (โดยประมาณ หมายความว่าไม่มีจุดแหลมคม).
การกำหนดพารามิเตอร์
การกำหนดพารามิเตอร์ :\mathbb {R} ^{2}\rightarrow \mathbb {R} ^{3};(u,v)\mapsto (x,y,z)} พร้อมพารามิเตอร์ได้รับจาก
ที่ไหน
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- Xah Lee Web - Surface Gallery
- พื้นผิวระบายอากาศในพิพิธภัณฑ์คณิตศาสตร์เสมือนจริง