汤姆森的一个荒谬想法,引出了一个新的数学分支,推动了数学发展( 二 )


对所有10个交叉结分类的表已经完成 , 但泰特、柯克曼和利特尔重复了一个 。 直到20世纪70年代 , 在普林斯顿大学研究结理论的律师肯尼斯·佩尔科(Kenneth Perko)才注意到 , 其中两个结是互为镜像的 。 为了纪念他 , 他们现在被称为Perko对 。

  • 这两个有10交叉的结 , 被称为Perko对 , 是相同的结 。
【汤姆森的一个荒谬想法,引出了一个新的数学分支,推动了数学发展】在上个世纪 , 数学家们发现了许多方法来确定结是否真的不同 。 本质上 , 这个想法是要确定一个不变量——一个与结相关的属性 。 有了这些不变量 , 数学家现在可以很容易地比较两个结 , 如果它们在任何给定属性上不同 , 那么它们就是不同的结 。 然而 , 这些属性中没有一个是数学家所说的完全不变量 , 这意味着两个不同的结可能具有相同的属性 。
在2020年 , 本杰明·伯顿将所有质数结划分为19个交叉点(其中近3亿个) 。
传统的结理论只有在三维空间中才有意义 , 在二维空间中 , 只有平凡结是可能的 , 而在四维空间中 , 多余的空间允许结自己解开 , 所以每个结都是和平凡结一样的结 。
然而 , 在四维空间中 , 我们可以把球体结在一起 。 要理解这是什么意思 , 想象一下以一定的间隔切开一个普通的球体 。 这样会得到圆圈 , 就像纬度线一样 。 然而 , 如果有一个额外的维度 , 我们可以把球体打结 , 这样现在三维的切片就可以成为结 。

  • 当我们在三维空间中切一个球体时 , 我们会得到圆 。 但在四维空间中 , 一个结球的切片可能是结 。
这个想法是最近结理论中最重要的成果之一 。 2018年 , 一个学生解决了一个50年前的问题 , 这个问题是关于一个有11个交叉的结 , 最初是由康威发现的 。 这个问题和一个叫做切片的性质有关 。 正如我们所见 , 当我们在四维空间中切开一个结状球体时 , 我们在三维空间中得到一个结 。 皮西里洛证明 , 康威的结本质上是后一种类型 。 用专业术语来说 , 她证明了这不是“平滑切片” 。

  • 康威结 , 丽萨·皮西里洛证明它不是平滑的切片 。
几个世纪以来 , 结理论在数学领域纵横交错 。 它最初是数学的一个应用领域 , 汤姆森试图用结来理解物质的构成 。 随着这一思想的衰落 , 它变成了纯数学的一个领域 , 一个有趣但仍然不切实际的拓扑学领域的分支 。 但近年来 , 结理论再次成为数学的一个应用领域 , 因为科学家利用结理论的思想来研究流体动力学、电动力学、结分子等 。

推荐阅读