Основная гипотеза комбинаторной топологии
Основная гипотеза комбинаторной топологии (или Hauptvermutung) — гипотеза, утверждающая, что любые две триангуляции одного пространства допускают изоморфные подразбиения.
Была сформулирована в 1908 году Эрнстом Штайницем и Генрихом Титце.
Эта гипотеза была опровергнута в общем виде. Более того, она оказалась неверной для некоторых многообразий размерности 4 и выше.
История решения
Контрпример к общему случаю был построен Джоном Милнором в 1961 году с помощью кручения Райдемейстера.[1]
Для многообразий гипотеза верна в размерностях 2 и 3. Эти случаи были доказаны Тибором Радо и Эдвином Моизом в 1920-х и 1950-х годах, соответственно.[2]
Препятствие к выполнению гипотезы для многообразий было найдено Кэссоном и Деннисом Салливаном в 1967—1969 годах с использованием инварианта Рохлина.
Гомеоморфизм ƒ: N → М между m-мерными кусочно-линейными многообразиями имеет инвариант κ(ƒ) ∈ H3(M;Z/2Z) такой, что для m ≥ 5 ƒ изотопeн кусочно-линейному гомеоморфизму тогда и только тогда, когда κ(ƒ) = 0.
Препятствие к выполнению гипотезы являются относительным вариантом класса Кёрби — Зибенманна и определяется для любого компактного m-мерного топологического многообразия
с использованием инвариант Рохлина. Для m ≥ 5 М имеет кусочно-линейную структуру (то есть допускает триангуляцию кусочно-линейным многообразием) тогда и только тогда, когда κ(ƒ) = 0, и в этом случае кусочно-линейные структуры определяются элементом H3(M;Z/2Z). В частности, существует только конечное число различных кусочно-линейных структур на М.
Для компактных односвязных многообразий размерности 4 Саймон Дональдсон нашел примеры с бесконечным числом неэквивалентных кусочно-линейных структур, и Михаил Фридман нашёл E8-многообразие, которое также не допускает триангуляции.
В 2013 году Киприан Манолеску доказал существование компактных многообразий размерности 5 (и, следовательно, любой размерности больше 5), которые не допускают триангуляции.[3]
Примечания
- John W. Milnor. Two complexes which are homeomorphic but combinatorially distinct // Annals of Mathematics. — 1961. — Vol. 74. — P. 575–590. — doi:10.2307/1970299. . MR: 133127.
- Moise, Edwin E. Geometric Topology in Dimensions 2 and 3. — New York: Springer-Verlag, 1977. — ISBN 978-0-387-90220-3.
- Ciprian Manolescu. Pin(2)-equivariant Seiberg–Witten Floer homology and the Triangulation Conjecture // J. Amer. Math. Soc.. — 2016. — Vol. 29. — P. 147-176. — doi:10.1090/jams829.