摘要:很多人学不好微分几何,不是因为数学不行,而是选错了路径。基础打得不牢,书选得不对,教材啃得太早,概念跳过太多,最后只能浅尝辄止。结局只有一个:半懂不懂。
很多人学不好微分几何,不是因为数学不行,而是选错了路径。基础打得不牢,书选得不对,教材啃得太早,概念跳过太多,最后只能浅尝辄止。结局只有一个:半懂不懂。
第一件事,别急着动手做题,先搞清楚“你要学的东西”是什么。微分几何不是单纯的几何,它是“微积分+几何”的混合体,本质是用微积分的方法研究光滑空间的局部结构,说白了,是研究“弯曲”。
搞不懂“弯曲”,别谈微分几何。
第二件事,先补好三门功课:微积分、线性代数、实分析。光滑流形上所有的分析操作,基本都靠这三科打地基。
特别提醒:没有实分析的训练,做不来证明;没有线性代数的掌握,理解不了切空间;没有多元微积分,根本跟不上计算。
第三件事,不要一上来就啃主流教材。太早读Spivak、do Carmo、Lee,不是拉开差距,是提前放弃。
先回头读历史。Greenberg的《Euclidean and Non-Euclidean Geometries》,从欧几里得到黎曼,把几何的演化路径讲清楚。这不是副本任务,这是正主入门。你连平行公设的争论都没看懂,怎么理解高维空间的局部结构?
第四件事,搞清楚“流形”和“曲面”不是一码事。前者抽象,后者具体,前者是概念空间,后者是例子世界。真正要入门微分几何,不能绕过“曲面”。
推荐三本书,Marco do Carmo《Differential Geometry of Curves and Surfaces》、Barrett O'Neill《Elementary Differential Geometry》、Andrew Pressley《Elementary Differential Geometry》。只选一本,不要贪多,吃透。
第五件事,开始攻“流形”概念。别急着看Spivak的五卷套,太早。先看John M. Lee《Introduction to Smooth Manifolds》或Loring Tu的《An Introduction to Manifolds》。两本都是“上得了研究生,下得了本科生”的好书。
别被术语吓退。什么Chart、Atlas、Homeomorphism,翻几页就习惯了。最重要的是看图,动手画,眼睛不信,手会信。
第六件事,记住这几个词:切空间、向量场、微分形式、黎曼度量、测地线、协变导数。这是微分几何的基本操作,一项都不能漏。它们不光是定义,而是工具,是你理解流形结构的抓手。
第七件事,搞清楚“平滑”是啥意思。光滑函数,是可以无限次求导的函数。平滑流形,是可以拼接出一整套无限可导坐标图的空间。没有这套语言体系,所有的黎曼度量、测地线方程都无从下笔。
别犯错。微分几何不讲“大局”,只讲“局部”。是局部研究的艺术。研究每个点的邻域,看它像不像欧几里得空间。能贴坐标,就能动微分;不能贴,就只能干瞪眼。
别被拓扑吓退。真正实用的微分几何,不依赖于高深的点集拓扑。会开图,会换坐标,会算导数,你就能学。MIT、Notre Dame、Radboud 三个大学的公开课,讲得明明白白。
最后,别乱买书。现在的最大问题不是资料太少,而是太多。书太多是灾难,视频太多是混乱。一次只读一本,视频只看一个系列,路径选对,时间才不会被浪费。
选书之前,先看目录,看是不是从“曲线”讲起,是不是避免用了代数拓扑,是不是全书配图详细,有没有练习题。能满足这几点,才是合适的第一本书。
搞懂这些,微分几何就不是难事。它不拒绝你,但会试探你。你走对第一步,后面才能走得稳。
差不多就这些了。你该动手了。
来源:老胡科学一点号