Кіріспе

Үш өлшемді топологиялық кеңістіктерді өзгертуге қолданылатын амал. Топологияда, математиканың бір саласында, Макс Дехн есімімен аталған Дехн хирургиясы – 3-көптүрліліктерді өзгерту үшін қолданылатын құрылыс. Бұл процесс кіріс ретінде 3-көптүрлілікті және түйіндік жиынтықты қабылдайды. Ол көбінесе екі қадамнан тұрады: тесіп алу, содан кейін толтыру.

Анықтамалар

3-көптік және сілтеме берілгенде, бұрғыланған 3-көптік, сілтеменің ашық түтікшелі аймағын алып тастау арқылы алынады. Егер бұрғыланған 3-көптік торус шекарасының компоненттері болса, онда сілтеменің сәйкес жабық түтікшелі аймағын алып тастағанда, бастапқы 3-көптікке дифеоморфты 3-көптік алынады. Бұрғыланған 3-көптік, сілтеме толықтырылысы деп те аталады, себебі сілтеменің айналасындағы жабық түтікшелі аймақты алып тастағанда, бастапқы 3-көптікке дифеоморфты 3-көптік пайда болады. Шекарасы 2 торустан тұратын 3-көптік берілгенде, әрбір торус шекарасының компонентіне, оның шекарасын бастапқы 3-көптік шекарасына гомеоморфизм (немесе дифеоморфизм) арқылы бір қатты торусты жабыстыруға болады. Мұны істеудің көптеген тең емес тәсілдері бар. Бұл процесс Дехн толтыру деп аталады. 3-көптік ішіндегі сілтемеге қатысты Дехн хирургиясы, сілтеменің түтікшелі аймағын бұрғылаудан және сілтемеге сәйкес шекара компоненттеріндегі барлық Дехн толтыруларынан тұрады. Дехн хирургиясын сипаттау үшін, бұрғыланған 3-көптіктің тиісті шекара торусында екі бағытталған қарапайым жабық қисық сызық және таңдалады, мұнда – бұл торустың меридианы (торус ішіндегі кішкентай шардың ішінде жататын және -мен +1 байланыс санына ие қисық, немесе компонентті бір рет кесіп өтетін диск шекарасы), ал – бұл торустың бойлық қисығы (торус бойымен бір рет айналатын қисық, немесе алгебралық қиылысы +1 тең болатын қисық). Бұл қисықтар торустың негізгі тобын құрайды және олар оның бірінші гомология тобының негізін құрайды. Бұл торустағы кез келген қарапайым жабық қисыққа екі координатты береді және , осыған сәйкес, бұл координаттар қисықтың гомотопия класына ғана байланысты болады. Қатты торустың шекарасына гомеоморфизмді анықтау үшін, қатты торустың меридиан қисығын қисыққа гомотопиялық етіп бейнелеу жеткілікті. Егер меридиан хирургиялық еңіске сәйкес келетін болса, алынған Дехн хирургиясы гомеоморфизмге дейін нақты жабыстырудан тәуелсіз 3-көптік береді. Бұл қатынас хирургиялық коэффициенті деп аталады. 3-сферадағы немесе жалпы алғанда бағытталған интегралды гомология сферасындағы сілтемелер үшін, бойлықтарды таңдаудың канондық тәсілі бар: әрбір бойлық түйін толықтырылысында нөлдік гомологты болып таңдалады, яғни ол Сейферт бетінің шекарасы болып табылады. Егер қатынастардың барлығы бүтін сандар болса (бұл жағдай бойлықтардың таңдалуына тәуелді емес, себебі ол жаңа меридиандардың ежелгі меридиандарды дәл бір рет кесіп өтуіне сәйкес келеді), онда хирургия интегралды хирургия деп аталады. Мұндай хирургиялар қолмен жұмыс істеуге, кобордизмге және Морзе функцияларына тығыз байланысты.

Мысалдар

Егер барлық операция коэффициенттері шексіз болса, онда әрбір жаңа меридиан ежелгі меридианға гомотоп болады. Сондықтан, көпқырлының гомеоморфизм түрі операция арқылы өзгермейді. Егер 3 сфера болса, түйін болса және операция коэффициенті болса, онда операция жасалған 3-көпқырлылық болады. Егер 3 сфера болса, түйін болса және операция коэффициенті болса, онда операция жасалған 3-көпқырлылық линза кеңістігі болады. Атап айтқанда, егер операция коэффициенті түрінде болса, онда операция жасалған 3-көпқырлылық әлі де 3 сфера болады. Егер 3 сфера болса, оң жақты үшқұрышты түйін болса және операция коэффициенті болса, онда операция жасалған 3-көпқырлылық Пуанкаре додекаэдр кеңістігі болады.

Нәтижелер

Әрбір жабық, бағдарланатын, байланысты 3-коллектор 3 сферадағы түйінде Дехн хирургиясын орындау арқылы алынады. Бұл нәтиже, Ликориш-Уоллес теоремасы, алғаш рет Эндрю Х. Уоллес 1960 жылы және тәуелсіз түрде В. Б. Р. Ликориш 1962 жылы күштірек нысанда дәлелдеді. Нақты хирургия мен кобордизм арасындағы қазір жақсы белгілі байланыс арқылы, бұл нәтиже 3-коллекторлардың бағдарланған кобордизм тобының тривиалды екендігіне тең, бұл теореманы Владимир Абрамович Рохлин 1951 жылы дәлелдеді. Бағдарланатын 3-коллекторлардың барлығы тиісті безендірілген түйіндер арқылы жасалуы мүмкін болғандықтан, берілген 3-коллектордың хирургиялық бейнелемелерінің қалай байланысты болуы мүмкін деген сұрақ туындайды. Осы сұраққа жауап – Кирбинің есебі.