На главную страницу НМУ

Андрей Рябичев

Топология трёхмерных многообразий

Лекции читаются очно по четвергам первой парой (17:30-19:10) в аудитории 304 и транслируются на YouTube.

К каждой лекции выкладываются листки с задачами.

Сдавшим не менее 2/3 задач не менее чем из 2/3 всех листков зачёт по курсу будет ставиться без экзамена. Для сдающих экзамен количество задач на экзамене будет уменьшено пропорционально числу сданных задач из листков.

Лекции и задачи

18 мая, лекция 11 (видео). Мы доказали теорему о единственности разложения замкнутых ориентируемых трёхмерных многообразий на простые. Задачи к лекции 11.

11 мая, лекция 10 (видео). Мы доказали теорему Папакирьякопулоса о сфере.

27 апреля, лекция 9 (видео). Мы поговорили про хирургию двумерных циклов в трёхмерных многообразиях. Задачи к лекциям 9 и 10.

13 апреля, лекция 8 (видео). Мы сформулировали теоремы о петле, о диске и о сфере, а также доказали требуемую для них проблему Шёнфлиса. Задачи к лекции 8.

6 апреля, лекция 7 (видео). Мы в общих чертах обсудили приёмы, необходимые для доказательства теоремы Кирби. Задачи к лекции 7.

23 марта, лекция 6 (видео). В начале мы разобрались, как меняется оснащение зацепления при втором движении Кирби. Затем был небольшой экскурс в теорию Морса и разложение многообразий на ручки. Задачи к лекции 6.

16 марта, лекция 5 (видео). Мы поговорили про коэффициент зацепления, определили рациональные перестройки сферы по зацеплениям и доказали несколько их простых свойств. Также мы определили движения Кирби и доказали, что они не меняют трёхмерного многообразия с точностью до гомеоморфизма. Задачи к лекции 5.

9 марта, лекция 4 (видео). Мы доказали теорему о классификации линзовых пространств. Задачи к лекции 4.

2 марта, лекция 3 (видео). Теперь при помощи теоремы Дена-Ликориша мы легко доказали, что любое связное замкнутое ориентируемое 3-многообразие получается из 3-сферы хирургией в окрестности некоторого зацепления. Задачи к лекции 3.

16 февраля, лекция 2 (видео). Мы обсудили поверхности, кривые на них, группу классов отображений, и в итоге всего-навсего доказали теорему Дена-Ликориша — что группа классов отображений поверхности порождена скручиваниями Дена. Задачи к лекции 2.

9 февраля, лекция 1 (видео). В первой части лекции был обзор на различия между топологическими, триангулируемыми, PL и гладкими многообразиями (без доказательств, здесь есть ссылки). Во второй части лекции мы доказали, что любое трёхмерное многообразие имеет разбиение Хегора (на два тела с ручками), а также начали говорить про хирургии вдоль зацеплений. Задачи к лекции 1.



Программа курса

В этом курсе мы увидим, какие бывают трёхмерные многообразия и какими операциями их можно получать друг из друга. Их классификация отнюдь не проста, в отличие от классификации поверхностей. Тем не менее, трёхмерные многообразия обладают рядом приятных свойств, о которых мы поговорим.

Также мы рассмотрим и другие классические объекты маломерной топологии — узлы (и их инварианты), поверхности (и их группы классов отображений) и четырёхмерные многообразия (и их разложения на ручки), — которые естественно появятся в нашем контексте.

Курс рассчитан на студентов 3–5 курса. Для понимания курса нужно знать базовые вещи про гомотопические группы, гомологии и гладкие многообразия, также желательно быть немного знакомым с теорией Морса и теорией узлов.

Примерный план:

  1. триангуляции, PL-структуры и гладкие многообразия (обзор), разбиения Хегора;

  2. линзовые пространства, гомологические сферы;

  3. разложение на простые слагаемые, несжимаемые поверхности, геометризация и гипотеза Пуанкаре (обзор);

  4. поверхности, группы классов отображений, теорема Дена-Ликориша;

  5. перестройки по зацеплениям, исчисление Кирби;

  6. * локальные движения для исчисления Кирби;

  7. фундаментальная группа и классы Штифеля-Уитни трёхмерных многообразий;

  8. двумерные циклы, лемма Дена о диске;

  9. * характеристические классы, хирургия векторных расслоений;

  10. * отображения трёхмерных многообразий с заданными бордмановскими особенностями.

Литература

  • Gompf, Stipsicz. 4-Manifolds and Kirby Calculus

  • Hempel. 3-Manifolds

  • Hatcher. Notes on Basic 3-Manifold Topology

  • Scorpan. The Wild World of 4-Manifolds

  • Прасолов, Сосинский. Узлы, зацепления, косы и трёхмерные многообразия

  • Савельев. Лекции по топологии трехмерных многообразий. Введение в инвариант Кассона