Введение

Пространство, в котором каждая точка локально подобна гиперболическому пространству.
В математике гиперболическое многообразие — это пространство, где каждая точка локально выглядит как гиперболическое пространство некоторой размерности. Они особенно изучаются в размерностях 2 и 3, где они называются гиперболическими поверхностями и гиперболическими 3-многообразиями соответственно. В этих размерностях они важны, поскольку большинство многообразий можно преобразовать в гиперболическое многообразие посредством гомеоморфизма. Это является следствием теоремы об униформизации для поверхностей и теоремы о геометризации для 3-многообразий, доказанной Перельманом.

Строгое определение

Гиперболический многообразие — это полное риманово многообразие с постоянной сечением кривизной. Каждое полное, связное, простосвязное многообразие с постоянной отрицательной кривизной изометрично вещественному гиперболическому пространству. Следовательно, универсальная накрывающая группа любого замкнутого многообразия с постоянной отрицательной кривизной является Таким образом, каждое такое многообразие можно представить в виде , где — дискретная группа изометрий без кручения на . То есть, — дискретная подгруппа группы изометрий . Многообразие имеет конечный объем тогда и только тогда, когда — решетка. Его толсто-тонкое разложение имеет тонкую часть, состоящую из трубчатых окрестностей замкнутых геодезических и концов, являющихся произведением евклидова многообразия и полубесконечного луча. Многообразие имеет конечный объем тогда и только тогда, когда его толстая часть компактна.

Примеры

Самый простой пример гиперболического многообразия - это гиперболическое пространство, поскольку каждая точка в гиперболическом пространстве имеет соседство, изометрическое гиперболическому пространству. Простой нетривиальный пример, однако, это когда-то проколотый торус. Это пример многообразия. Это можно сформировать, взяв идеальный прямоугольник в , то есть прямоугольник, вершины которого находятся на границе в бесконечности, и, таким образом, не существуют в полученном многообразии и идентифицируют противоположные изображения. Аналогичным образом мы можем построить трехкратно проколотую сферу, показанную ниже, склеив два идеальных треугольника вместе. Это также показывает, как нарисовать кривые на поверхности черная линия на диаграмме становится закрытой кривой, когда зеленые края склеены вместе. Поскольку мы работаем с проколотой сферой, цветные круги на поверхности включая их границы не являются частью поверхности, и поэтому представлены на диаграмме как идеальные вершины. Многие узлы и связи, включая некоторые из более простых узлов, таких как восьмизначный узел и кольца Борромея, являются гиперболическими, и поэтому комплемент узла или связи в гиперболическом 3-м многообразии конечного объема.

Важные результаты

Для гиперболической структуры на гиперболическом многообразии конечного объема существует единственность согласно теореме Мостоу о жесткости, и поэтому геометрические инварианты фактически являются топологическими инвариантами. Одним из таких геометрических инвариантов, используемых как топологический, является гиперболический объем дополнения узла или зацепления, который позволяет различать два узла, изучая геометрию соответствующих многообразий.