Введение
Уильям Пол Турстон (англ. William Paul Thurston; 30 октября 1946 – 21 августа 2012) – американский математик. Он был пионером в области низкоразмерной топологии и был удостоен медали Филдса в 1982 году за вклад в изучение трехмерных многообразий. Турстон был профессором математики в Принстонском университете, Калифорнийском университете в Дэвисе и Корнеллском университете. Он также являлся директором Математического научно-исследовательского института.
William Paul Thurston (October 30, 1946August 21, 2012) was an American mathematician. He was a pioneer in the field of low dimensional topology and was awarded the Fields Medal in 1982 for his contributions to the study of 3 manifolds. Thurston was a professor of mathematics at Princeton University, University of California, Davis, and Cornell University. He was also a director of the Mathematical Sciences Research Institute.
Ранние годы и образование
Уильям Турстон родился в Вашингтоне, округ Колумбия, в семье Маргарет Турстон, швеи, и Пола Турстона, авиационного инженера. В детстве Уильям Турстон страдал от врожденного косоглазия, что приводило к проблемам с восприятием глубины. В качестве дипломной работы он разработал интуиционистское обоснование топологии. После этого он получил докторскую степень по математике в Калифорнийском университете в Беркли под руководством Морриса Хирша, защитив диссертацию "Foliations of Three Manifolds which are Circle Bundles" в 1972 году.
Карьера
После получения степени доктора философии Турстон провёл год в Институте перспективных исследований, а затем ещё год в Массачусетском технологическом институте в должности ассистента профессора.
Листочки
Его ранние работы, в начале 1970-х годов, были посвящены в основном теории фолиаций. Среди его наиболее значимых результатов: доказательство того, что каждая структура Хейфлигера на многообразии может быть интегрирована в фолиацию (это, в частности, означает, что любое многообразие с нулевой характеристикой Эйлера допускает фолиацию коразмерности один). Построение непрерывного семейства гладких фолиаций коразмерности один на трёхмерной сфере, для которых инвариант Годбийона — Вея (в честь Клода Годбийона и Жака Вея) принимает все действительные значения. Совместно с Джоном Н. Мэтером он доказал, что кохомология группы гомеоморфизмов многообразия не меняется, рассматривается ли эта группа с дискретной топологией или с компактно-открытой топологией. Фактически, Турстон решил так много важных задач в теории фолиаций за столь короткий период времени, что это привело к оттоку из этой области, где научные руководители советовали студентам не заниматься теорией фолиаций, поскольку Турстон "очищал эту область" (см. "О доказательстве и прогрессе в математике", особенно раздел 6).
The proof that every Haefliger structure on a manifold can be integrated to a foliation (this implies, in particular, that every manifold with zero Euler characteristic admits a foliation of codimension one). The construction of a continuous family of smooth, codimension one foliations on the three sphere whose Godbillon–Vey invariant (after Claude Godbillon and Jacques Vey) takes every real value. With John N. Mather, he gave a proof that the cohomology of the group of homeomorphisms of a manifold is the same whether the group is considered with its discrete topology or its compact open topology. In fact, Thurston resolved so many outstanding problems in foliation theory in such a short period of time that it led to an exodus from the field, where advisors counselled students against going into foliation theory, because Thurston was "cleaning out the subject" (see "On Proof and Progress in Mathematics", especially section 6).
Гипотеза геометризации
Его более поздние работы, начиная с середины 1970-х годов, показали, что гиперболическая геометрия играет гораздо более важную роль в общей теории трехмерных многообразий, чем считалось ранее. До работ Турстона было известно лишь несколько примеров гиперболических трехмерных многообразий конечного объема, таких как пространство Зейферта — Вебера. Независимые и различные подходы Роберта Райли и Тройлса Йоргенсена в середине и конце 1970-х годов показали, что подобные примеры были менее необычными, чем предполагалось; в частности, их работы продемонстрировали, что дополнение восьмеркового узла является гиперболическим. Это был первый пример гиперболического узла. Вдохновленный их результатами, Турстон предложил иной, более прямой способ демонстрации гиперболической структуры дополнения восьмеркового узла. Он показал, что это дополнение можно разложить на объединение двух правильных идеальных гиперболических тетраэдров, чьи гиперболические структуры согласованы и определяют гиперболическую структуру дополнения. Используя методы нормальных поверхностей Хакена, он классифицировал несжимаемые поверхности в дополнении узла. Совместно с анализом деформаций гиперболических структур, он пришел к выводу, что все, кроме 10 хирургий Дена на восьмерковом узле, приводят к неприводимым, не-Хакеновым, не-Сейфертовым волокнистым трехмерным многообразиям. Это были первые примеры такого рода; ранее считалось, что все неприводимые трехмерные многообразия являются Хакеновыми, за исключением некоторых пространств волокна Зейферта. Эти примеры оказались гиперболическими и послужили мотивацией для его следующей теоремы. Турстон доказал, что большинство операций заполнения Дена на куспидальном гиперболическом трехмерном многообразии приводят к гиперболическим трехмерным многообразиям. Это его знаменитая теорема о гиперболической хирургии Дена. Чтобы завершить картину, Турстон доказал теорему гиперболизации для многообразий Хакена. Особенно важным следствием является то, что многие узлы и зацепления на самом деле являются гиперболическими. Вместе с теоремой о гиперболической хирургии Дена это показало, что замкнутые гиперболические трехмерные многообразия существуют в огромном количестве. Теорема гиперболизации для многообразий Хакена получила название «Теорема-монстр Турстона» из-за длины и сложности доказательства. Полные доказательства были опубликованы лишь спустя почти 20 лет. Доказательство включает в себя ряд глубоких и оригинальных идей, которые связали многие, казалось бы, несвязанные области математики с трехмерными многообразиями. Затем Турстон сформулировал гипотезу геометризации. Она предложила гипотетическую картину трехмерных многообразий, указывающую на то, что все они допускают определенный вид геометрического разложения, включающий восемь геометрий, теперь называемых моделями геометрий Турстона. Гиперболическая геометрия является наиболее распространенной и одновременно наиболее сложной геометрией в этой картине. Гипотеза была доказана Григорием Перельманом в 2002–2003 годах.
Гипотеза плотности
Турстон и Денис Салливан обобщили гипотезу о плотности Липмана Берса с единично вырожденных групп поверхностей Клейна на все конечно порожденные группы Клейна в конце 1970-х и начале 1980-х годов.
Теорема орбитального сложения
В своей работе по гиперболической хирургии Дена, Турстон обнаружил, что орбифолды возникают естественным образом. Эти структуры изучались и до Турстона, но его работа, в особенности следующая теорема, вывела их на передний план. В 1981 году он представил теорему об орбифолдах, являющуюся расширением его теоремы о геометризации на случай 3-орбифолдов. Две группы математиков примерно в 2000 году завершили работу над полным доказательством, опираясь главным образом на лекции Турстона, прочитанные в начале 1980-х годов в Принстоне. Его первоначальное доказательство частично основывалось на работах Ричарда С. Гамильтона по потоку Риччи.
Награды и почести
В 1976 году Торстон и Джеймс Харрис Саймонс разделили премию Освальда Веблена по геометрии. В 2005 году Торстон получил первую Книжную премию Американского математического общества за книгу «Трёхмерная геометрия и топология». Премия «признает выдающуюся научную книгу, вносящую основополагающий вклад в исследовательскую литературу». В 2012 году он был удостоен премии Лерой П. Стила от Американского математического общества за выдающийся вклад в исследования. В цитате его работа была описана как «революционизировавшая теорию трёхмерных многообразий».
Личная жизнь
У Турстона и его первой жены, Рэйчел Финдли, было трое детей: Дилан, Натаниэль и Эмили. Он — математик в Университете Индианы в Блумингтоне. У Турстона было двое детей от его второй жены, Джулиан Мюриэл Турстон: Ханна Джейд и Лиам.
Избранные публикации
Уильям Терстон, Геометрия и топология трехмерных многообразий, конспекты лекций в Принстоне (1978–1981). Уильям Терстон, Трехмерная геометрия и топология. Т. 1. Под редакцией Сильвио Леви. Математическая серия Принстона, 35. Издательство Принстонского университета, Принстон, Нью-Джерси, 1997. x+311 с. Уильям Терстон, Гиперболические структуры на трехмерных многообразиях. I. Деформация ацилиндрических многообразий. Ann. of Math. (2) 124 (1986), № 2, 203–246. Уильям Терстон, Трехмерные многообразия, группы Клейна и гиперболическая геометрия, Bull. Amer. Math. Soc. (N. S.) 6 (1982), 357–381. Уильям Терстон, О геометрии и динамике диффеоморфизмов поверхностей. Bull. Amer. Math. Soc. (N. S.) 19 (1988), № 2, 417–431. Эпштейн, Дэвид Б.; Каннон, Джеймс У.; Холт, Дерек Ф.; Леви, Сильвио В. Ф.; Патерсон, Майкл С.; Терстон, Уильям П. Обработка слов в группах. Jones and Bartlett Publishers, Бостон, Массачусетс, 1992. xii+330 с. Элиашберг, Яков М.; Терстон, Уильям П. Конфолиации. Серия университетских лекций, 13. Американское математическое общество, Провиденс, Род-Айленд и Провиденс плантации, 1998. x+66 с. Уильям Терстон, О доказательствах и прогрессе в математике. Bull. Amer. Math. Soc. (N. S.) 30 (1994) 161–177. Уильям П. Терстон, "Математическое образование". Известия АМС 37:7 (сентябрь 1990 г.) с. 844–850.
Epstein, David B. A.; Cannon, James W.; Holt, Derek F.; Levy, Silvio V. F.; Paterson, Michael S.; Thurston, William P. Word Processing in Groups. Jones and Bartlett Publishers, Boston, Massachusetts, 1992. xii+330 pp. Eliashberg, Yakov M.; Thurston, William P. Confoliations. University Lecture Series, 13. American Mathematical Society, Providence, Rhode Island and Providence Plantations, 1998. x+66 pp. William Thurston, On proof and progress in mathematics. Bull. Amer. Math. Soc. (N. S.) 30 (1994) 161–177
William P. Thurston, "Mathematical education". Notices of the AMS 37:7 (September 1990) pp 844–850