在几何拓扑学中,野弧(wild arc)是单位区间到三维空间内的一种嵌入(embedding),它与通常的嵌入不等价,其含义为不存在一个环境同痕(ambient isotopy)能将这条弧变为一条直线段。弧是從單位區間到拓撲空間的嵌入,即連續單射。
安托万(Antoine,1920年)发现了野弧的第一个例子。福克斯和阿廷(Fox & Artin,1948年)发现了另一个例子,被称为“福克斯-阿廷弧”(Fox-Artin arc),其补集不是单连通的。
词义
野弧相对于驯弧(tame arc);在几何拓扑学中,“野”与“驯”是通过环境同痕和多面体複形(polyhedral complex)给出的绝对严谨的数学叙述。
在三维欧氏空间中,一条曲线弧(或纽结)被称为“驯的、驯顺的”(tame),是指:存在一个将整个三维空间映射到其自身的同胚变换(环境同痕),在这个变换下,这条曲线弧可以被完美地映射为一个有限多面体弧(即由有限条直线段首尾相接构成的折线段)。所谓的“驯”,就是“可以被有限的直线化结构所逼近、所驯服”。它的几何结构是“良态的”(well-behaved),可以用计算机有限的节点坐标去精确描述,或者可以通过不剪断空间的连续拉扯,将其变为一条最规整的直线段。
反之,在拓扑学中,“野的,野性的”(wild)的定义采用的是否定定义法,即“非驯”或“非驯顺”,其指:凡是不满足“驯顺”定义的嵌入曲线弧(或纽结),都称为“野的”。“野”在拓扑学中代表“病态的”(pathological)和“包含无穷微细结构的”,指某线在其某一个点(称为野点,wild point)的局部范围内,发生了无限次的打结、无限次的缠绕、或者无限分形收缩。由于存在这种无限的病态结构,永远不可能用有限的直线段去逼近它,在拓扑上它拥有了无法被降维拉直的野性(wildness),亦即局部拓扑性质的失效。对于一般平面弧或普通纽结,它们在曲线段上任意一点的局部邻域内,都“局部驯顺”(locally tame),即看起来就像普通的欧氏空间。而野弧和野结(wild knot)之所以被称为“野”,就是因为在它们的野点处,无限的几何微细结构导致局部驯性(tameness)彻底崩溃。
參考
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幾何拓撲學
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