Векторные поля на сферах
Эта статья нуждается в дополнительных ссылок для проверки . ( май 2012 г. ) |
В математике обсуждение векторных полей на сферах было классической проблемой дифференциальной топологии , начиная с теоремы о волосатом шаре и ранних работ по классификации алгебр с делением .
В частности, вопрос в том, сколько линейно независимых гладких векторных полей, не имеющих нигде нуля, можно построить на сфере в -мерное евклидово пространство . Окончательный ответ был дан в 1962 году Фрэнком Адамсом . Уже было известно, [1] прямым построением с использованием алгебр Клиффорда , что существовало по крайней мере такие поля (см. определение ниже). Адамс применил теорию гомотопий и топологическую K-теорию. [2] доказать, что больше независимых векторных полей найти невозможно. Следовательно — точное количество поточечных линейно независимых векторных полей, существующих на ( )-мерная сфера.
Технические подробности [ править ]
Подробно вопрос относится к «круглым сферам» и их касательным расслоениям : фактически, поскольку все экзотические сферы имеют изоморфные касательные расслоения, числа Радона – Гурвица определить максимальное число линейно независимых сечений касательного расслоения любой гомотопической сферы. Случай Нечетность учитывается теоремой Пуанкаре – Хопфа об индексе (см. теорему о волосатом шаре ), поэтому случай даже является продолжением этого. Адамс показал, что максимальное число непрерывных ( гладких здесь ничем не отличается) поточечно линейно независимых векторных полей на ( )-сфера точно .
Построение полей связано с вещественными алгебрами Клиффорда , которые представляют собой теорию с периодичностью по модулю 8, которая также проявляется здесь. С помощью процесса Грама – Шмидта это то же самое, что требовать (поточечную) линейную независимость или поля, которые дают ортонормированный базис в каждой точке.
Числа Радона–Гурвица [ править ]
Числа Радона –Гурвица встречаются в более ранних работах Иоганна Радона (1922) и Адольфа Гурвица (1923) по проблеме Гурвица о квадратичных формах . [3] Для записано как произведение нечетного числа и степень двойки , писать
- .
Затем [3]
- .
Первые несколько значений являются (из (последовательность A053381 в OEIS )):
- 2, 4, 2, 8, 2, 4, 2, 9, 2, 4, 2, 8, 2, 4, 2, 10, ...
Для нечетных , значение функции это один.
Эти цифры встречаются и в других, смежных областях. В теории матриц число Радона – Гурвица подсчитывает максимальный размер линейного подпространства вещественного пространства. матрицы, для которых каждая ненулевая матрица является преобразованием подобия , т.е. произведением ортогональной матрицы и скалярной матрицы . В квадратичных формах требует проблема Гурвица мультипликативных тождеств между квадратичными формами. Классические результаты были пересмотрены в 1952 году Бено Экманном . Сейчас они применяются в таких областях, как теория кодирования и теоретическая физика .
Ссылки [ править ]
- ^ Джеймс, IM (1957). «Произведения Уайтхеда и векторные поля на сферах». Труды Кембриджского философского общества . 53 (4): 817–820. дои : 10.1017/S0305004100032928 . S2CID 119646042 .
- ^ Адамс, Дж. Ф. (1962). «Векторные поля на сферах». Анналы математики . 75 (3): 603–632. дои : 10.2307/1970213 . JSTOR 1970213 . Збл 0112.38102 .
- ^ Перейти обратно: а б Раджваде, Арканзас (1993). Квадраты . Серия лекций Лондонского математического общества. Том. 171. Издательство Кембриджского университета . п. 127. ИСБН 0-521-42668-5 . Збл 0785.11022 .
- Портеус, ИК (1969). Топологическая геометрия . Ван Ностранд Рейнхольд. стр. 336–352 . ISBN 0-442-06606-6 . Збл 0186.06304 .
- Миллер, Х.Р. «Векторные поля на сферах и т. д. (конспекты курса)» (PDF) . Проверено 10 ноября 2018 г.