思考题 两点间的最短路径(测地线,也是光的传播路径)计算公式是什么?

153 天前
 chudog

想到一个有意思的问题,两点间的最短路径(测地线,也是光的传播路径)计算公式是什么?有兴趣的朋友可以尝试思考下,不能借助任何搜索工具,看看你对真实世界的认知在哪层。 想到这个问题是因为中小学数学课本上的定理,习题等经常出现"在实数范围内"这个前提,当时就很有疑问,后来接触高等数学才学到复数和虚数的概念。

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23 条回复
leonshaw
153 天前
民科吗?先证个黎曼猜想看看实力。
guyeu
153 天前
强行给一个复杂的物理学/数学概念(测地线)赋予一个符合直觉的约束(公式),然后提出一个可以使自己显得高深的问题,对解决实际问题并没有帮助。
chudog
152 天前
@guyeu 日常生活中可能用不到,但不妨碍我们去了解认识宇宙的真相
最开始,对于实数范围的问题,我是想得出非实数解
现在看下 Chatgpt 对这个问题的非实数解有什么看法吧

以下是按照**计算难度等级**划分的测地线特例,每个等级列出 5 个:

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### **一级(基础,容易计算)**
1. **平直空间**:两点间的直线最短路径。
2. **球面大圆**:如地球上的大圆航线。
3. **圆柱面**:如圆柱上的螺旋线最短路径。
4. **莫比乌斯带**:计算单侧曲面上的简单路径。
5. **斜面滑动**:计算物体沿倾斜平面滑动的最短路径。

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### **二级(中等复杂度)**
1. **双曲面(鞍面)**:如鞍形曲面上的测地线。
2. **旋转椭球面**:如卫星绕地球运行轨道的最短路径。
3. **多孔球面**:蜂窝结构中的测地线计算。
4. **螺旋面**:DNA 双螺旋中的最短路径。
5. **施密特球体**:光线在球形介质中的折射路径。

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### **三级(较复杂)**
1. **施瓦西时空**:黑洞附近光线的弯曲轨迹。
2. **罗伯逊-沃尔克时空**:膨胀宇宙中的光传播路径。
3. **Kerr 时空**:自旋黑洞附近物体的拖拽轨迹。
4. **地球到月球轨道**:涉及三体问题的发射路径优化。
5. **引力透镜效应**:光线经过星系团时的偏折路径。

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### **四级(高度复杂,需要数值解)**
1. **Kerr-Newman 时空**:电荷和自旋同时作用下的粒子轨迹。
2. **高维球面**:在高维空间中的最短路径计算(量子态距离)。
3. **膨胀宇宙中的引力波轨迹**:复杂时空中的自由落体轨迹。
4. **混沌时空**:非对称度规下的测地线计算。
5. **非均匀重力场**:如地球海洋地形对卫星路径的影响。

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每个等级都适合不同的研究深度,如果有特定兴趣,我可以展开具体方法或工具推荐!

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