在微分几何中,当我们说一个向量沿着曲线进行平行移动时,我们指的是在曲线的每一点,这个向量都保持与曲线的切空间相切,并且在传输过程中保持其长度和方向不变。这种移动方式确保了向量在曲线的不同点之间的内在几何属性(如长度和角度)被保持。
我们给平行移动一个物理上操作的定义:在曲面上曲线
的起点
做一个切平面
,在切点
处将要平行移动的向量
放置于
上,然后将
沿着
上的
做纯滚动(没有一点点绕曲面法向量的转动)直到终点
,得到
在
的切平面
。此时
上有滚动后得到的以
为起点,
为终点的滚动轨迹
以及
处的向量
。最后将
在
内平移到
,得到
沿着曲线
平行移动到
的向量
。
一般来讲,平面上的滚动轨迹
是一条曲线。但是在某些情况下,
可以是一条直线。此时,
上的曲线
我们就称为
的测地线。另外我们注意到此时
是一条直线,每一点的切线都是平行于
的。这意味着
的切向量经过平行移动后仍然是
的切向量,所以测地线又可以定义为:
若曲面上曲线
的切向量沿着
在
上平行移动后仍然是
的切向量,则
即为测地线。
无论你选择哪个向量进行平行移动,只要你沿着同一条曲线移动,那么这些向量与曲线切向量形成的有向角的变化率将是相同的。这是黎曼流形上平行移动的一个性质,它反映了流形的内在几何特性,特别是与曲线的曲率有关。在物理学中,特别是在广义相对论中,这个概念用来描述在引力场中沿着时空路径移动的矢量如何变化。