庞加莱猜想
庞加莱猜想是数学中关于球体的问题,它是由法国数学家和物理学家亨利-庞加莱在1904年提出的。它是以1904年提出这个问题的法国数学家和物理学家亨利-庞加莱的名字命名的。
球体(也叫2-sphere,因为它是一个二维表面,虽然通常被看成是在三维空间里面)具有这样的特性:球体上的任何一圈都可以收缩到一点(如果在球体上缠上橡皮筋,就可以把它滑落到一点)。数学家说,2-球体是简单连接的。其他空间则没有这个性质,例如甜甜圈:橡皮筋绕着整个甜甜圈转一圈,不可能在不离开表面的情况下滑落到某一点。
数学家们知道,这个性质是2-球所独有的,从这个意义上说,任何其他没有边且足够小的简单连接空间(用数学家的术语来说,就是紧凑的),其实就是2-球。然而,如果我们去掉小的概念,就不再是这样了,因为一个无限大的平面也是简单连接的。另外,一个规则的圆盘(圆和它的内部)也是简单连接的,但它有一个边(边界圆)。
该猜想问的是,对于3-sphere这个自然生活在四维中的物体,是否也是如此。这个问题在很大程度上激发了现代数学,尤其是拓扑学领域的研究。2002年,俄罗斯数学家格里戈里-佩雷尔曼(Grigori Perelman)用几何学的方法最终解决了这个问题,证明了这个问题确实存在。他的工作获得了菲尔兹奖章和100万美元的千年奖,但他都拒绝了。
Poincaré猜想也可以扩展到更高维度:这就是广义的Poincaré猜想。令人惊讶的是,对于更高维度的球体来说,证明这一事实比较容易:1960年,Smale证明了5-球体、6-球体和更高维度的球体是真实的,1982年,Freedman证明了4-球体也是真实的。1982年,弗里德曼证明了4-球体也是如此,并因此获得了菲尔兹奖章。
问题和答案
问:什么是Poincaré猜想?答:Poincaré猜想是数学中关于球体的一个问题,以Henri Poincaré的名字命名,它问的是2-球体的某些属性对3-球体是否也成立。
问:2-球体有什么属性?
答:2-球体具有这样的特性:它上面的任何环都可以收缩为一个点。
问:这个属性是2-球体所独有的吗?
答:就没有边的小空间而言,这个属性是2-球体所独有的。然而,一个无限大的平面和一个规则的圆盘(一个圆及其内部)都是简单连接的,但它们确实有边。
问:谁证明了对高维球体来说是真的?
答:1960年,斯麦尔证明它对5-球体、6-球体和更高的球体是真的,1982年弗里德曼证明它对4维球体也是真的。
问:谁解决了Poincaré猜想?
答:Poincaré猜想是由俄罗斯数学家Grigori Perelman解决的,他用几何学的方法来证明它确实是真的。
问:佩雷尔曼因其工作获得了哪些奖项?
答:佩雷尔曼因其解决庞加莱猜想的工作而获得菲尔兹奖和100万美元的千年奖;但他拒绝了这两个奖项。