Кіріспе

Риманн геометриясында, шар теоремасы, сондай-ақ төрттен қысылған шар теоремасы деп те аталады, белгілі бір қисықтық шекарасы бар метрикаларды қабылдайтын көптіктердің топологиясын қатты шектейді. Теореманың нақты тұжырымдамасы төмендегідей: Егер M толық, жай ғана байланысқан, n өлшемді Риман көптүрлілігі болса және оның қималық қисықтығы (1, 4] аралығындағы мәндерді қабылдаса, онда M, n сфераға гомеоморфты болады. (Дәлірек айтқанда, әрбір нүктедегі 2 жанама жазықтықтың қималық қисықтығы аталған аралықта болуы керек.) Нәтижені айтудың тағы бір жолы: егер M сфераға гомеоморфты болмаса, онда M-ге төрттен бір бөлікке қысылған қисықтықты метрикалық қою мүмкін емес. Егер қималық қисықтықтардың жабық аралықта [1, 4] мәндерді қабылдауына рұқсат етілсе, онда нәтиже жалған екеніне назар аударыңыз. Стандартты қарсы мысал – Фубини-Стади метрикасымен берілген кешенді проективті кеңістік; осы метриканың қималық қисықтықтары 1 мен 4 аралығындағы мәндерді қабылдайды, соның ішінде шектері де. Бірінші дәрежелі симметриялық кеңістіктердің арасында басқа да қарсы мысалдар кездесуі мүмкін.

Дифференциалданған сфералар теоремасы

Сфера теоремасының бастапқы дәлелі M міндетті түрде n сфераға диффеоморфты екеніне қорытынды жасаған жоқ. Бұл қиындық жоғары өлшемдегі сфералардың диффеоморфты емес тегіс құрылымдарға ие болуынан туындайды. (Толығырақ ақпарат алу үшін "Экзотикалық сфералар" мақаласына қараңыз.) Дегенмен, 2007 жылы Саймон Брендл мен Ричард Шоун Риччи ағынын қолданып, жоғарыда аталған гипотезалар бойынша M шардың стандартты тегіс құрылымымен n шарға диффеоморфты екенін дәлездеді. Бұған қоса, Брендл мен Шоунның дәлелі жаһандық қысымнан гөрі нүктелік әлсіз болжамды ғана қолданады. Бұл нәтиже дифференциалданатын сфера теоремасы деп аталады.

Сфералық теореманың тарихы

Хайнц Хопф қималанған қисықтыққа ие, жай байланысқан көпқырлылық шар болатынын болжады. 1951 жылы Гарри Раух [3/4,1] аралығындағы қисықтығы бар жай байланысқан көпқырлылықтың шарға гомеоморфты екенін көрсетті. 1960 жылы Марсель Бергер мен Вильгельм Клингенберг екеуі де шар теоремасының топологиялық нұсқасын ең оңтайлы қысу тұрақтысымен дәлелдеді. Бергер теореманың тарихын өзінің 2003 жылы жарық көрген «Риман геометриясының панорамалық көрінісі» атты кітабында талқылайды.