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¿Múltiple con todas las geodésicas de índice de Morse cero pero sin métrica de curvatura negativa?

Una variedad riemanniana orientada cerrada con curvaturas seccionales negativas tiene la propiedad de que todas sus geodésicas tienen índice de Morse cero.

¿Existe algún contraejemplo conocido a la "inversa": si (M,g) es una variedad riemanniana orientada cerrada (Editar: se supone que es no degenerada) todas cuyas geodésicas tienen índice de Morse cero entonces M admite una métrica g' (posiblemente diferente) con curvaturas seccionales negativas?

Edición: La motivación para hacer esta pregunta (ingenua, hay que reconocerlo) es que Viterbo/Eliashberg han demostrado que una variedad con una métrica curvada negativamente no puede incrustarse como una submúltiple lagrangiana de una variedad simpléctica unirregional. En realidad su prueba sólo parece utilizar la existencia de una métrica no degenerada todas cuyas geodésicas tienen índice de Morse cero. Me preguntaba si se sabía que eso era estrictamente más débil.

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David Ross Puntos 21

Como menciona Rbega la pregunta debería modificarse para preguntar si es cierto que un colector cerrado $M$ sin puntos conjugados admite una métrica de no positivo (en lugar de negativa) (de lo contrario, un toroide es un contraejemplo obvio). En esta forma, se trata de un problema abierto bien conocido. El mapa exponencial en cualquier punto es un recubrimiento universal de $M$ y las geodésicas en $\tilde M$ son únicos. Esto demuestra que $M$ es asférica, pero eso está muy lejos de admitir una métrica de curvatura no positiva.

Existen algunos resultados parciales que sugieren que los grupos fundamentales de las variedades sin puntos conjugados comparten algunas propiedades de los grupos fundamentales de las variedades con curvatura no positiva. En particular, existe una resultado de Croke y Shroeder que si la métrica es analítica entonces cualquier subgrupo abeliano de $\pi_1(M)$ se incrusta cuasi-isométricamente. La siguiente observación de Bruce Kleiner permite eliminar la condición de analiticidad: Croke y Schroeder demuestran que incluso sin suponer analiticidad para cualquier $\gamma\in\pi_1(M)$ su desplazamiento mínimo $d_\gamma$ satisface $d_{\gamma^n}=nd_\gamma$ para cualquier $n\ge1$ . Esto implica que $d_\gamma=\lim_{n\to\infty} d(\gamma^nx,x)/n$ para cualquier $x\in\tilde M$ . Esto implica a su vez que la restricción de $d$ a un subgrupo abeliano $H \simeq \mathbb Z^n$ se extiende a una norma sobre $\mathbb R^n$ . Esto implica que $H$ está cuasi-isométricamente incrustada.

Este resultado implica, por ejemplo, que las nilmanifolds no planas no pueden admitir métricas sin puntos conjugados y, más en general, que todo subgrupo soluble del grupo fundamental de una manifold sin puntos conjugados es virtualmente abeliano.

Pero es improbable que ninguna de esas variedades admita una métrica de curvatura no positiva. Es más probable que su grupo fundamental deba satisfacer alguna condición más débil como semihiperbolicidad pero incluso eso no está nada claro. Lo natural bicombing en $\tilde M$ dadas por geodésicas no tienen por qué satisfacer la propiedad del compañero de viaje (al menos no hay una razón clara de dónde debería venir).

Así que podría valer la pena tratar de buscar contraejemplos y el primer lugar donde yo buscaría es entre los grupos que son semi-hiperbólicos pero no $CAT(0)$ . En concreto, cualquier $CAT(0)$ tiene la propiedad de que los centralizadores de elementos que no son de torsión se dividen virtualmente. Esto no es necesario en un grupo semihiperbólico, y el ejemplo más sencillo es cualquier haz circular no trivial sobre superficies cerradas de género $>1$ . Para ser aún más específicos se puede tomar el haz tangente unitario $T^1(S_g)$ a una superficie hiperbólica. Obsérvese, sin embargo, que se sabe que una variedad homogénea cerrada sin puntos conjugados es plana, de modo que si existe una métrica sin puntos conjugados en $T^1(S_g)$ no puede ser homogénea. Edición: En realidad, esta última observación es irrelevante ya que $T^1(S_g)$ no puede admitir ninguna métrica homogénea en absoluto.

7voto

Rbega Puntos 1604

(Esto debería ser un comentario)

¿Qué pasa con el toro plano $\mathbb{S}^1\times \mathbb{S}^1$ ? Creo que hay que modificar la pregunta para que la curvatura seccional no sea positiva.

[Añadido después de pensarlo un poco]

Debo añadir que por la teoría de Morse de dimensión infinita (para el funcional de energía en el espacio de bucles de $M$ -que satisface la condición de Palais-Smale) deberías (en principio) poder concluir que cada componente del espacio de bucles es contractible. En otras palabras, los grupos de homotopía desaparecen para $k>1$ es decir, $\pi_k(M)=0$ para todos $k>1$ .

No estoy seguro de si eso es suficiente para asegurar la existencia de una métrica no positivamente curvada en $M$ pero es ciertamente sugerente...

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