什么是“庞加莱猜想”

文摘   2024-08-18 20:26   新疆  

庞加莱猜想

前几天和家人出去旅游,坐高铁经过山东章丘时,看到窗外层层叠叠又连绵的山,竟然给人一种很强烈的空间感,一下子就让人(让我)感觉到——“我们一定生活在三维空间里”。

坐高铁的过程是漫长又无聊的,看到此情此景,就联想到了“庞加莱猜想”的内容:

三维的单连通闭流形同胚于三维球面

其中有几个概念看起来晦涩难懂,用比喻来简单说说。三维的闭流形就是一块三维的东西,任何东西都可以,比如一棵树、一个水杯、一张桌子、地球等等。这个东西也可以是我们从周围凭空抠出来(假想抠出来)的一块空间。

单连通指,这个东西内部假想的任何一根闭合曲线都可以无限缩小,不会被这个东西本身的结构阻挡。比如一块砖头就是单连通的,但是一个甜甜圈就不是单连通的。

同胚指,把一个东西随意揉捏,但是不抹去它上边原来就有的洞(比如甜甜圈的洞),也不加上新的洞,那么这个东西在变形前后的两种状态就是同胚的。我们可以从生活中找到这种例子,比如甜甜圈和带有圆形杯把的马克杯就是同胚的。“东西”是由无数的点组成的,同胚的重要性在于这些点之间的相邻关系没有改变。

庞加莱猜想说,一个单连通的三维空间,可以变形(变形前后是同胚的)为一个三维的球面。这很难直观地想象,因为我们没法直观地想象出三维的球面。

亨利·庞加莱,图片源于网络

下次介绍介绍“黎曼猜想”,我得让这些大佬都在我的公众号上露露面。

本文完。

地球远征军
普通一本毕业的物理大学生,在普通一本继续读物理研究生,当个普通人的同时多多思考宇宙。记录学习物理之路上的有趣见闻,一起保持住刚学习物理时的惊喜感和好奇心,希望有生之年看到人类遨游宇宙,走向星空。
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