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[转载] 经典的 Minkowski 问题

已有 6642 次阅读 2020-3-2 10:57 |系统分类:科普集锦|文章来源:转载

闵可夫斯基曾经是爱因斯坦的老师。闵可夫斯基曾称爱因斯坦为“懒惰的狗”。1907年,闵可夫斯基认识到可以用非欧空间来描述洛伦兹和爱因斯坦的工作,将过去被认为是独立的时间和空间结合到一个四维的时空结构中,即闵可夫斯基时空。闵可夫斯基时空为广义相对论的建立提供了框架。


在微分几何中 ,以 Hermann Minkowski 命名的 Minkowski 问题要求构造一个严格凸的紧致 曲面 S, 该曲面的高斯曲率已指定。更确切地说,问题的输入是在球面上定义的严格正实函数ƒ, 并且要构造的曲面在点x处应具有高斯曲率 ƒ(n(x)), 其中n(x)表示S在x处的法线。尤金尼奥·卡拉比 (Eugenio Calabi)表示:“从几何角度来看,[ Minkowski 问题]是罗塞塔石碑 ,可以从中解决一些相关问题。”


概括地说, Minkowski 问题要求在单位球S^{n-1}上的非负 Borel 测度上作为充实凸体的表面积测度的必要和充分条件。R^n。 在此,凸体K的表面积度量SK是(n-1)-维 Hausdorff 度量的前推,该度量通过高斯映射限制在K的边界上。  Minkowski 问题由 Hermann Minkowski, Aleksandr Danilovich Aleksandrov, Werner Fenchel 和 Borge Jessen 解决 :单位球上的 Borel 度量 μ 是凸体的表面积度量,当且仅当 μ 在原点具有质心且不集中在一个伟大的子领域。 然后,凸体由 μ 唯一确定,直至平移。


尽管 Minkowski 问题的几何起源很明确,但在许多地方都发现了它的出现。 在欧几里德3维空间中 ,可以轻松地将辐射定位问题简化为 Minkowski 问题:在给定的高斯表面曲率上恢复凸形。 短波衍射的反问题被简化为 Minkowski 问题。Minkowski 问题是衍射数学理论以及衍射物理理论的基础。  1960年代, Petr Ufimtsev (P. Ya。Ufimtsev)开始发展一种高频渐近理论,用于预测二维和三维物体的电磁波散射。 现在,该理论被称为衍射的物理理论(PTD)。 该理论在美国隐形飞机 F-117 和 B-2 的设计中起了主要作用。


1953年, 路易斯·尼伦伯格(Louis Nirenberg)发表了两个长期存在的开放问题的解决方案,即欧氏3空间中的韦尔(Weyl)问题和明可夫斯基(Minkowski)问题。L. Nirenberg 对 Minkowski 问题的解决方案是全局几何学中的一个里程碑。 由于他在非线性非线性偏微分方程的现代理论(特别是解决欧几里得3维的 Weyl 问题和 Minkowski 问题)的制定中的作用,他被选为 Chern 奖章的第一位获得者(2010年)。


AV Pogorelov 因解决欧几里得空间中的多维 Minkowski 问题而获得乌克兰国家奖 (1973年)。  Pogorelov 于1969年解决了黎曼空间中的 Weyl 问题。


丘成桐与成秀玉的共同研究充分证明了欧几里得空间中高维 Minkowski 问题。 丘成桐(1982)在全球微分几何和椭圆偏微分方程方面的工作 ,尤其是解决1954年卡拉比猜想和 Hermann Minkowski 问题等难题时,丘成桐于1982年在华沙举行的国际数学家大会上获得菲尔兹奖 。欧几里德空间中有关实 Monge-Ampère 方程的 Dirichlet 问题的方程。Horn曾经提出了“Shape from Curvature”的想法:给定一个封闭的凸曲面,我们求出它的高斯曲率,用高斯映射将高斯曲率定义在单位球面上。我们能否由定义在单位球面上的(原曲面的)高斯曲率来重建原曲面?这就是经典的 Minkowski 问题。


References:

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Minkowski_problem [Minkowski_problem- en.wikipedia.org.pdf]

[2] Minkowski问题-最优化描述[科普综述论文].pdf



https://blog.sciencenet.cn/blog-498408-1221338.html

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