斯梅尔悖论

✍ dations ◷ 2025-10-26 09:36:01 #微分拓扑学,数学悖论

差拓扑结构中,球面外翻(Sphere eversion)是指在三维空间中,将球面从内向外翻。值得注意的是,我们有办法在不割开、撕裂或制造折痕的前提下,连续且光滑地将球面由内向外翻(有可能产生自交(英语:Self-intersection))。 这对非数学家甚至是了解定期同伦(英语:Regular homotopy)的人来说都十分意外,并可以被视为一种真诡论:乍看下是假,实际上为真。

更准确地说,令

为标准嵌入,则有一个定期同伦的浸入

使得0 =  且 1 = −

无折痕球面外翻的存在性证明是由史蒂芬·斯梅尔于1957年率先完成。虽然已经有一些电脑动画帮助人们想像,但很难提供这种翻转的动画片。第一个展示性的例子经过数位数学家的努力才完成,包括弗拉基米尔·阿诺尔德和盲人数学家伯纳德·莫兰(英语:Bernard Morin)。另一方面,证明这样的“翻转”存在容易多了,这就是斯梅尔证明的事。

刚开始斯梅尔的博士指导老师拉乌尔·博特告诉他这件事显然是错误的(Levy 1995)。他的推论是,映射度的高斯映射必须保存在这种“翻转”—特别地,这表示在R2没有这种S1的翻转。但在R3中, 嵌入 和 −对应的高斯映射 在 R3 都等于1,并且没有相反的符号作猜测。 所有 R3 中S2的浸入,它对应的高斯映射映射度都是1,所以没有问题。“真悖论”也许更适合用在这个级别:在斯梅尔的工作之前,没有任何尝试论证或反正外翻 S2的纪录,所以历史上并没有关于球面外翻的纪录,只有第一次面对视觉化球面外翻的人,所留下对其精妙之处的赞扬。

进一步的一般化在h-原理(英语:Homotopy principle)。

相关

  • 肥胖肺换气不足综合征肥胖肺换气不足综合症亦称Pickwickian综合症,包括肥胖(BMI>30 kg/m2),睡眠时低氧血症和高碳酸血症,这是由睡眠时的肺换气不足(过度的缓慢或者浅呼吸)造成的。常伴有阻塞性睡眠呼
  • 担架床担架床为运送伤者之救伤工具,由两支承杠支撑着一块帆布床身,承杠两端连接手柄和滑轮。一些担架床的承杠可以伸缩。床头有枕袋,可塞入柔软的物件。轮式担架也称平车、急诊推床、
  • 阿雷佐阿雷佐(意大利语:Arezzo)位于意大利中部托斯卡纳大区,是阿雷佐省的首府,面积386.25平方公里,人口96,494人(2007年)。
  • 快感性欢愉、性愉悦、性愉快(英语:sexual pleasure)或性快感(日语:性的快感/せいてきかいかん),是一种经由动物间交配过程、人类性行为或性唤起而产生之感觉,所可能带来心理与身体上欢愉
  • 星空娱动星空娱动,全称北京星空娱动科技有限公司,是中国大陆的一家游戏相关的公司,于2004年成立,2009年关闭。2004年,由于《秘密潜入2》的被封杀和违禁销售,导致阳光娱动报审的游戏基本上
  • 休斯敦乔治布什洲际机场乔治·布什洲际机场(英语:George Bush Intercontinental Airport,IATA代码:IAH;ICAO代码:KIAH;FAA代码:IAH),是一座位于美国得克萨斯州休斯敦的民用机场。2006年的客运量是1520万人,是
  • 单孔亚纲合弓纲(Synapsida)意为“固定的颧弓”,也被称成兽形纲(Theropsida),是羊膜动物的一纲,包含羊膜动物中所有与哺乳类关系较近的物种。合弓纲是羊膜动物的两个主要演化支之一,另一个演
  • 纳西姆·尼可拉斯·塔雷伯纳西姆·尼可拉斯·塔雷伯(阿拉伯语:نسيم نيقولا نجيب طالب‎,英语:Nassim Nicholas Taleb,1960年1月1日-),黎巴嫩裔美国人。知名思想家,经验主义、怀疑经验论者,金
  • 国民议会 (阿塞拜疆)国民议会(阿塞拜疆语:Milli Məclis),阿塞拜疆立法机构。国民议会为一院制,议员人数125名。国民议会位于首都巴库。
  • 张仃张仃(1917年5月19日-2010年2月21日),号它山,男,辽宁黑山人,中国现代艺术家、教育家、清华大学教授、原中央工艺美术学院院长,中国人民政治协商会议会徽的设计者,中华人民共和国国徽设