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La comprensión de un proyecto de Ley de Thurston popularización de nudo complementa

En este video (que sólo he visto una vez, así que tal vez me he perdido algo), proyecto de Ley de Thurston se muestra la topología del nudo complementa en una caprichosa forma.

Primero se muestra una gran unknot (es decir, un círculo de alambre), y nos pide que nos imaginemos que cuando el paso a través del alambre, se siente transportado a una especie de espejo del universo (que él llama Narnia).

Supuse al principio que quería que nos imaginemos que vivimos en la universalización de la cobertura del nudo de complemento, por lo que los pasos a través de Narnia significa viajar a otra hoja de la portada. Pero evidentemente, esto no es lo que él significa, en primer lugar porque no es sólo uno de Narnia (en oposición a countably muchos de ellos), y la segunda porque él dice que usted puede caminar a través del bucle en cualquier dirección, y vas a llegar al mismo lugar.

Así que mi siguiente conjetura es que él toma dos copias de ${\mathbb R}^3$ ( ${\bf S}^3$ ) y las pegamos a lo largo del nudo.

Pero la próxima, que reemplaza a su unknot con un trébol, ilustra dos bucles llama$A$$B$, y en esencia demuestra que $A$ $B$ generar el grupo fundamental del nudo de complemento, con las relaciones de $ABA=BAB$. Él entonces dice que al pasar por el nudo que nos permite pasar a un total de seis ejemplares de nuestro Universo, correspondiente a las rutas de acceso $A$, $B$, $AB$, etc.

Bien--- una vez más, estos no pueden ser hojas de la universalización de la cobertura, debido a que sólo hay seis de ellos. Así, una vez más, mi siguiente conjetura es que él es la visión de un cortar y pegar de trabajo. Pero entonces, ¿por qué ha pegado exactamente seis copias, nada más y nada menos? Él tiene, en este punto en el video, llamado nuestra atención a los seis elementos particulares del grupo fundamental, pero no parece haber ninguna razón matemática, a una sola de estas. Exactamente lo que se tiene que cortar y pegar juntos aquí, y cómo y por qué? O está haciendo algo completamente distinto?

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Eric Towers Puntos 8212

En el unknot ejemplo, es la descripción de los cíclica de la cubierta de orden dos. Deje $K$ (regular barrio de) la unknot en $S^3$. $K$ tiene un mínimo de género) Seifert superficie, $D$, el disco delimitada por $K$. Dos copias idénticas de $S^3 \smallsetminus K$ han sido de corte a lo largo de $D$. En la primera copia, llame a los dos disco nuevo límite de los componentes de la $1_+$$1_-$, y, asimismo, $2_+$ $2_-$ en la segunda copia. Pegamento $1_+$$2_-$$1_-$%#%. (Hay un número de "complicado" maneras de hacer esto. En su lugar, hacer lo obvio, la orientación de la conservación, la isométrica de pegar.) Así que ahora, una vez alrededor de un meridiano de $2_+$ en cualquier dirección, vamos a partir de una copia de la corte de $K$ a los demás.

torus with longitude and meridian indicated (Imagen de una respuesta por @AlexProvost.)

Para el trébol, que es la construcción de la cíclicos , ramificados cubierta (de dos hojas -- tenga en cuenta que esto no se trata sólo de una doble portada, pero que cada generador sólo es de orden dos). Yo no sé mucho acerca de esta construcción. Hay una relación con orbifolds. El grupo de relación $S^3 \smallsetminus K$ aparece en el nudo de trébol group (Rolfsen 3.D.8, discutido más abajo) calculado a partir de la Wirtinger presentación. (De hecho, el trébol es el ejemplo en el enlace dado.) Por lo que primero muestra que hay sólo dos meridianos nos llevará por todas partes podemos ir y, a continuación, se pasea por el cíclicos, ramificados cubierta por ocurriendo a su alrededor en diferentes órdenes. Él es esencialmente el grupo de transformaciones de la cubierta $ABA = BAB$$ (Este grupo es el grupo simétrico en tres de los símbolos. Un isomorfismo es $$ \langle A, B \mid A^2 = 1, B^2 = 1, ABA = BAB \rangle $, $A \mapsto (12)$, por lo $B \mapsto (13)$, y el resto es simplemente multiplicar permutaciones.) Si partimos de la parte superior de su diagrama y el número de los seis vértices de las agujas del reloj, $AB \mapsto (23)$ corresponde a la cubierta de permutación $A$$(12)(34)(56)$$B$.

Rolfsen, "Nudos y Enlaces" tiene más información sobre:

  • Seifert superficies en el capítulo 5, sección a;
  • cíclico cubre en el capítulo 5, sección C;
  • el uso cíclico de cubiertas para calcular Alexander polinomios de nudos en el capítulo 7, sección B; y
  • explícitamente se analiza cíclicos, ramificados cubre (el capítulo 10, sección C) de $(16)(23)(45)$ ramificados sobre el trébol en el capítulo 10, sección D.

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