Whitehead-Mannigfaltigkeit
In der Mathematik ist die Whitehead-Mannigfaltigkeit ein Beispiel einer kontrahierbaren 3-Mannigfaltigkeit, die nicht homöomorph zum euklidischen Raum ist.
J. H. C. Whitehead hatte 1934 einen Beweis der Poincaré-Vermutung veröffentlicht[1], in dem er zunächst bewiesen haben wollte, dass jede kontrahierbare 3-Mannigfaltigkeit homöomorph zum ist, woraus er die Poincaré-Vermutung (jede einfach zusammenhängende geschlossene 3-Mannigfaltigkeit ist homöomorph zur ) erhielt. Im Folgejahr entdeckte er einen Fehler in seinem Beweis und das Beispiel der Whitehead-Mannigfaltigkeit[2]. Diese ist kontrahierbar, aber nicht einfach zusammenhängend im Unendlichen, womit sie nicht homöomorph zum sein kann und seine erste Behauptung widerlegt.
Konstruktion
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Konstruiere eine Folge von in der 3-Sphäre eingebetteten Volltori wie folgt.
1. Schritt: ist ein unverknoteter Volltorus in .
2. Schritt: ist in so eingebettet, dass der Kern von mit dem Meridian von eine Whitehead-Verschlingung bildet.
...
i. Schritt: ist in so eingebettet, dass der Kern von mit dem Meridian von eine Whitehead-Verschlingung bildet.
...
Die Whitehead-Mannigfaltigkeit ist das Komplement der Schnittmenge in , oder äquivalent die Vereinigungsmenge mit .
Topologische Eigenschaften
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Die Whitehead-Mannigfaltigkeit ist kontrahierbar und ,
Sie ist nicht einfach zusammenhängend im Unendlichen. Ihre Ein-Punkt-Kompaktifizierung ist der Quotient von , wenn alle Punkte aus miteinander identifiziert werden.
Sie ist die Vereinigung zweier Kopien des , deren Durchschnitt ebenfalls homöomorph zum ist.[3]
Differentialgeometrie
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Die Whitehead-Mannigfaltigkeit trägt keine vollständige Riemannsche Metrik positiver Skalarkrümmung.[4]
Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- ↑ J. H. C. Whitehead: Certain theorems about three-dimensional manifolds (I), Quarterly Journal of Mathematics 5, 308–320 (1934)
- ↑ J. H. C. Whitehead: A certain open manifold whose group is unity, Quarterly Journal of Mathematics 6, 268–279 (1935)
- ↑ David Gabai: The Whitehead manifold is a union of two Euclidean spaces, Journal of Topology 4, 529–534 (2011)
- ↑ J. Wang: Contractible 3-manifold and Positive scalar curvature, ArXiv