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Volumen hiperbólico

El volumen hiperbólico del nudo en forma de ocho es 2,0298832.

En el campo matemático de la teoría de nudos , el volumen hiperbólico de un enlace hiperbólico es el volumen del complemento del enlace con respecto a su métrica hiperbólica completa. El volumen es necesariamente un número real finito y es una invariante topológica del enlace. [1] Como invariante de enlace, fue estudiado por primera vez por William Thurston en relación con su conjetura de geometrización . [2]

Invariante de nudo y enlace

Un enlace hiperbólico es un enlace en las 3 esferas a cuyo complemento (el espacio formado al eliminar el enlace de las 3 esferas) se le puede dar una métrica riemanniana completa de curvatura negativa constante , dándole la estructura de una variedad 3 hiperbólica . un cociente de espacio hiperbólico por un grupo que actúa libre y discontinuamente sobre él. Los componentes del enlace se convertirán en cúspides de la variedad 3, y la variedad misma tendrá un volumen finito. Por rigidez de Mostow , cuando un complemento de enlace tiene una estructura hiperbólica, esta estructura está determinada de forma única, y cualquier invariante geométrico de la estructura también es invariante topológico del enlace. En particular, el volumen hiperbólico del complemento es una invariante de nudo . Para que esté bien definido para todos los nudos o eslabones, el volumen hiperbólico de un nudo o eslabón no hiperbólico a menudo se define como cero.

Sólo hay un número finito de nudos hiperbólicos para un volumen determinado. [2] Una mutación de un nudo hiperbólico tendrá el mismo volumen, [3] por lo que es posible inventar ejemplos con volúmenes iguales; de hecho, existen conjuntos finitos arbitrariamente grandes de nudos distintos con volúmenes iguales. [2] En la práctica, el volumen hiperbólico ha demostrado ser muy eficaz para distinguir nudos, y se utiliza en algunos de los extensos esfuerzos de tabulación de nudos . El programa informático SnapPea de Jeffrey Weeks es la herramienta omnipresente que se utiliza para calcular el volumen hiperbólico de un enlace. [1]

Colectores arbitrarios

De manera más general, el volumen hiperbólico se puede definir para cualquier variedad 3 hiperbólica . La variedad de Weeks tiene el volumen más pequeño posible de cualquier variedad cerrada (una variedad que, a diferencia de los complementos de enlace, no tiene cúspides); su volumen es aproximadamente 0,9427. [5]

Thurston y Jørgensen demostraron que el conjunto de números reales que son volúmenes hiperbólicos de 3 variedades está bien ordenado , con tipo de orden ω ω . [6] El punto límite más pequeño en este conjunto de volúmenes viene dado por el complemento del nudo en forma de ocho , [7] y el punto límite más pequeño de puntos límite está dado por el complemento del enlace de Whitehead . [8]

Referencias

  1. ^ ab Adams, Colin ; Hildebrand, Martín; Weeks, Jeffrey (1991), "Invariantes hiperbólicas de nudos y eslabones", Transactions of the American Mathematical Society , 326 (1): 1–56, doi : 10.2307/2001854 , MR  0994161.
  2. ^ abc Wielenberg, Norbert J. (1981), "3 variedades hiperbólicas que comparten un poliedro fundamental", superficies de Riemann y temas relacionados: Actas de la Conferencia de Stony Brook de 1978 (State Univ. Nueva York, Stony Brook, NY, 1978) , Ana. de Matemáticas. Stud., vol. 97, Princeton, Nueva Jersey: Princeton Univ. Prensa, págs. 505–513, SEÑOR  0624835.
  3. ^ Ruberman, Daniel (1987), "Mutación y volúmenes de nudos en S 3 ", Inventiones Mathematicae , 90 (1): 189–215, Bibcode :1987InMat..90..189R, doi :10.1007/BF01389038, MR  0906585.
  4. ^ ab William Thurston (marzo de 2002), "7. Cálculo del volumen" (PDF) , Geometría y topología de tres variedades, p. 165
  5. ^ Gabai, David ; Meyerhoff, Robert; Milley, Peter (2009), "Tres variedades hiperbólicas en cúspide de volumen mínimo", Journal of the American Mathematical Society , 22 (4): 1157–1215, arXiv : 0705.4325 , Bibcode : 2009JAMS...22.1157G, doi : 10.1090/ S0894-0347-09-00639-0, SEÑOR  2525782.
  6. ^ Neumann, Walter D.; Zagier, Don (1985), "Volúmenes de tres variedades hiperbólicas", Topología , 24 (3): 307–332, doi : 10.1016/0040-9383(85)90004-7 , SEÑOR  0815482.
  7. ^ Cao, Chun; Meyerhoff, G. Robert (2001), "Las 3 variedades hiperbólicas en cúspide orientables de volumen mínimo", Inventiones Mathematicae , 146 (3): 451–478, doi :10.1007/s002220100167, MR  1869847
  8. ^ Agol, Ian (2010), "Las 3 variedades hiperbólicas de 2 cúspides orientables de volumen mínimo", Actas de la Sociedad Matemática Estadounidense , 138 (10): 3723–3732, arXiv : 0804.0043 , doi : 10.1090/S0002-9939- 10-10364-5 , señor  2661571

enlaces externos