Кіріспе

Бір-бірімен байланысты көп циклді құрылым, онда бір циклді кесу қалған барлық циклдарды босатады. Түйін теориясы, топологияның бір саласы, Брунн байланысы – кез келген бір компоненті алынса, қарапайым байланыспаған шеңберлер жиынтығына айналатын тривиалды емес байланыс. Басқаша айтқанда, кез келген циклді кесу басқа барлық циклдарды босатады (яғни екі цикл тікелей байланыспайды). Бұл байланыс атауы Герман Брунннің есімімен байланысты. Герман Брунннің 1892 жылғы «Über Verkettung» мақаласында мұндай байланыстардың мысалдары келтірілген.

Мысалдар

Брунннің ең танымал және ең қарапайым байланысы – үш түйінден құралған Борромея сақиналары. Дегенмен, үш немесе одан жоғары кез келген сан үшін, сол циклдер санын қамтитын Брунн қасиетіне ие шексіз байланыстар бар. Борромея сақиналарынан өзгеше, салыстырмалы түрде қарапайым үш компонентті Брунн байланыстары: 6 қиылысқан Борромея сақиналарынан басқа, ең қарапайым Брунн байланысы – 10 қиылысқан L10a140 байланысы болуы мүмкін. n компонентті Брунн байланысына мысал ретінде «резеңке таспа» Брунн байланыстары келтіріледі, онда әрбір компонент келесісінің айналасын aba⁻¹b⁻¹ түрінде айналып, соңғысы біріншісінің айналасын айналып, шеңбер құрайды. 2020 жылы, бұрынғыдан әлдеқайда көп, өте икемді геометриялық топология әдістерін қолдану арқылы жаңа және күрделі Брунн байланыстары табылды. 6-бөлімді қараңыз.

Жіктеу

Брунн байланыстары Джон Милнор 2004 жылы байланыс гомотопиясы бойынша жіктеліп, ол енгізген инварианттар қазір Милнор инварианттары деп аталады. (n + 1) компонентті Брунн байланысын байланыс тобының мүшесі ретінде қарастыруға болады, бұл жағдайда (бірақ жалпы жағдайда емес) n компонентті байланыстың толығының негізгі тобы болып табылады, себебі Брунн қасиетіне сәйкес соңғы байланысты алып тастау қалғандарын ажыратады. n компонентті ажыратылған байланыстың байланыс тобы n генератордағы бос топ, Fn, өйткені бір байланыстың байланыс тобы бүтін сандар болып табылатын ажыратылған түйіннің тобы, ал байланысы жоқ одақтың байланыс тобы компоненттерінің байланыс топтарының бос көбейтіндісі болып табылады. Байланыс тобының әрбір мүшесі Брунн байланысын білдірмейді, себебі кез келген басқа компонентті алып тастағанда қалған n элемент те ажыратылуы керек. Милнор Брунн байланыстарына сәйкес келетін топ мүшелері бос топтың төменгі орталық қатарының санатталған Ли алгебрасымен байланысты екенін көрсетті, оны бос Ли алгебрасындағы «қатынастар» ретінде қарастыруға болады. 2021 жылы 3 сферадағы Брунн байланыстары үшін екі арнайы спутниктік операция зерттелді, олар «спутниктік қосынды» және «спутниктік байланыс» деп аталады, олардың екеуі де дерлік әр Брунн байланысынан шексіз көп ерекше Брунн байланыстарын құруға мүмкіндік береді.

Масси өнімдері

Брунн байланыстарын алгебралық топологияда Масси өнімдері арқылы түсінуге болады: Масси өнімі – бұл n-есе көбейтінді, ол тек қана оның барлық (n-1)-есе көбейтінділері нөлге тең болған жағдайда ғана анықталады. Бұл барлық (n-1) құрамдас бөліктен тұратын қосалқы байланыстардың Брунн қасиетіне сәйкес келеді, яғни олардың бәрі байланыспаған, бірақ жалпы n құрамдас бөліктен тұратын байланыс тривиальды емес байланысқа ие.

Брунн түтіктері

Брунн тоқымасы – кез келген бір жібін алып тастағанда қарапайым болатын тоқыма. Брунн тоқымалары тоқыма тобының кіші тобын құрайды. 2-сферадағы, бірақ 2-дискіде Брунн тоқымасы емес тоқымалар, 2-сфераның гомотопиялық топтарында тривиальді емес элементтерге әкеледі. Мысалы, Борромея сақиналарына сәйкес келетін "стандартты" тоқыма Хопф фибрациясын тудырады S3 → S2, ал оның қайталануы (күнделікті тоқыма сияқты) сондай-ақ Брунн тоқымасы болып табылады.

Нақты өмірдегі мысалдар

Көптеген түйіндерді ажырату жұмбақтары мен кейбір механикалық жұмбақтар Брунн байланыстарының түрлері болып табылады, мұндағы мақсат – қалған бөлігімен тек ішінара байланысқан бір бөлікті босату арқылы құрылымды бұзу. Брунн тізбектері сонымен қатар, Rainbow Loom немесе Wonder Loom сияқты құрылғыларды пайдалана отырып, серіппелі таспалардан киілетін және әдемі бұйымдар жасау үшін қолданылады.