Q.突然ですが、なぜ4次元だけ異種ユークリッド空間が、しかも沢山存在するのでしょう?
A.4次元だけが異常に「異種(exotic)なユークリッド空間」をたくさん持っている理由は、
実は微分トポロジーにおける**「低次元すぎず・高次元すぎない中間ゾーン」**という特殊な立ち位置が原因です。
簡単にまとめると、次の3段階の理由でこうなっています。
1.次元が4だとWhitney trickが「微妙に」失敗する
高次元(n ≥ 5)では、交点数0の2つの部分多様体を isotopy で離して交わらなくできる(Whitney trickが完璧に効く)。
→ これのおかげで「手術理論」が非常に強力に働き、滑らかな構造はほぼ一意に決まる
→ exotic Rn は存在しない低次元(n ≤ 3)ではそもそも「自由度が少なすぎて」exoticな構造を作る余地がない(特にRnは剛性が高い)
→ 4次元だけがちょうど中途半端で、Whitney trickが「codimension 2で自己交点を持つ」せいで部分的にしか効かない
2.Freedman(位相的)とDonaldson(滑らか)のギャップが4次元で最大になる
Freedman(1982):4次元位相多様体は手術理論がほぼ完璧に動き、h-コボルディズム・Poincaré予想などが解決
Donaldson(1983〜):滑らかな4次元多様体はヤン・ミルズ理論・自己双対接続で非常に強い不変量が定義でき、同一視が極端に厳しくなる
この「位相的には同じでも滑らかさでは全然違う」というギャップが、4次元で爆発的に現れる
→ これを利用してexotic R⁴が無限個(実際には連続体個=2^ℵ₀個)作れる
3.他の次元ではこのギャップが起きない
次元
Rnの微分構造の数
主な理由
≤3
1個だけ
自由度が少なすぎ・剛性が高い
4
連続体個(uncountably many)
Freedman + Donaldsonのギャップが最大
≥5
1個だけ
Whitney trickが完璧 + 手術理論が強い
つまり4次元は
「高次元すぎて手術が効きすぎず、低次元すぎて面白みがなさすぎない」
という、数学的に非常に不幸(あるいは幸運?)な位置にある唯一の次元なのです。
探検
ニュース
- 高市首相「憲法改正やらせてほしい」 自衛隊の明記に意欲 ★6 [少考さん★]
- 音楽デュオ「Def Tech」のMicro、乾燥大麻所持の疑いで逮捕…デビュー20周年の日本武道館ライブ目前 : 読売新聞 [少考さん★]
- 【関西🍜】ラーメンのトッピングに、海苔があったら…大阪人の反応が独特!? 「意味わからん」「邪魔やな」 [煮卵★]
- 片山さつき財務相 高市首相「円安ホクホク」発言は「円安のメリット強調していない」「教科書に書いてあることを申し上げた」 [Hitzeschleier★]
- れ・大石晃子氏「『高市さんのこめかみにデッドボールを叩き込まないといけないと発言した』は事実ではなく、デマです」陣営が注意喚起 [少考さん★]
- カープ羽月容疑者 逮捕当日『ゾンビたばこ使いかけカートリッジ』所持か 自宅でも複数のカートリッジ発見 [ひかり★]
- 円安になると粗悪な外国産が減り安価で安全良質な国産品で国民は豊かになり日本経済大復活とはのんだったのか? [929852992]
- 【お助けください】裏金議員の丸川珠代、あろうことか小選挙区で当選しそうwwwww [314039747]
- もう30代の無職だし陰毛ユーチューバーとして生きていこうと思う
- iphone、「閾値」とかいうなぞの中国語を使ってしまい炎上 [374651558]
- 【ちゅちょちぇ👶】塩田ID無し🍐スレpart1145141919🏡【塩】
- 【悲報】高市内閣府「レアアース採掘は採算度外視、どれほど価格高くても経済安保を優先し税金投入する」WW [888298477]
