Eigenschaft P

Eigenschaft P i​st eine Eigenschaft v​on Knoten, d​ie gemäß d​er 2004 v​on Peter Kronheimer u​nd Tomasz Mrowka bewiesenen Property P conjecture a​llen nichttrivialen Knoten zukommt u​nd die besagt, d​ass 1-Chirurgie a​m Knoten niemals e​ine Homotopiesphäre ergibt. Diese Vermutung w​ar von Bedeutung i​n der Entwicklung d​er 3-dimensionalen Topologie, insbesondere i​m Zusammenhang m​it der Poincaré-Vermutung.

Eigenschaft P

Sei ${\displaystyle K\subset S^{3}}$ ein Knoten und ${\displaystyle M_{K}(1)}$ die durch Dehn-Chirurgie am Knoten ${\displaystyle K}$ mit Koeffizienten 1 (kurz: 1-Chirurgie) erhaltene 3-Mannigfaltigkeit.

${\displaystyle K}$ hat Eigenschaft P, wenn ${\displaystyle \pi _{1}(M_{K}(1))\not =0}$ gilt, die durch 1-Chirurgie entstandene 3-Mannigfaltigkeit also nichttriviale Fundamentalgruppe hat.

Der Satz von Kronheimer-Mrowka besagt: Wenn ${\displaystyle K}$ nicht der Unknoten ist, dann hat er die Eigenschaft P.

Geschichte

Eigenschaft P w​urde im Zusammenhang m​it Arbeiten z​ur Poincaré-Vermutung s​eit den 50er Jahren diskutiert, e​twa 1958 i​n einer Arbeit v​on Bing.[1]

Die "Property P Conjecture" in ihrer allgemeineren Fassung besagte, dass nichttriviale Dehn-Chirurgie an einem nichttrivialen Knoten niemals eine Homotopiesphäre liefern kann. (Eine nichttriviale Dehn-Chirurgie meint eine Chirurgie mit Koeffizient ${\displaystyle {\tfrac {p}{q}}\not ={\tfrac {1}{0}}}$.) Diese Vermutung wurde in den 1970er Jahren von R. H. Bing und Martin und unabhängig von González-Acuña aufgestellt als ein Schritt in Richtung des Beweises der Poincaré-Vermutung.

Nach dem Ende der 80er Jahre bewiesenen Satz von Gordon-Luecke sind Knoten durch ihr Komplement eindeutig bestimmt, insbesondere kann eine nichttriviale Dehn-Chirurgie an einem nichttrivialen Knoten niemals die ${\displaystyle S^{3}}$ geben. Aus der Poincaré-Vermutung würde also folgen, dass jeder nichttriviale Knoten Eigenschaft P hat.

Mit dem 1987 bewiesenen Satz über zyklische Chirurgie von Culler-Gordon-Luecke-Shalen[2] lässt sich die allgemeine Fassung (über beliebige nichttriviale Dehn-Chirurgien) auf die oben gegebene speziellere Formulierung (über 1-Chirurgien) reduzieren, das Problem also auf den Beweis von ${\displaystyle \pi _{1}(M_{K}(1))\not =0}$ reduzieren.

Zum Beweis von ${\displaystyle \pi _{1}(M_{K}(1))\not =0}$ versuchte man nichttriviale Darstellungen von ${\displaystyle \pi _{1}(M_{K}(1))}$ in geeignete Lie-Gruppen, zum Beispiel SU(2) zu konstruieren. In diesem Zusammenhang war die Entwicklung der Casson-Invariante und der Instanton-Floer-Homologie von Bedeutung.

Eigenschaft P für beliebige Knoten (genauer: die Existenz eines nicht-trivialen Homomorphismus ${\displaystyle \pi _{1}(M_{K}(1))\to SO(3)}$) wurde mit Hilfe von Seiberg-Witten-Invarianten sowie Existenzsätzen für Blätterungen und Kontaktstrukturen 2004 von Kronheimer-Mrowka bewiesen. Sie folgt auch aus Perelmans Beweis der Poincaré-Vermutung.

Siehe auch

Eigenschaft R

Literatur

J. Rasmussen: Review z​u [3] online

Einzelnachweise

1. R. H. Bing: Necessary and sufficient conditions that a 3-manifold be S³. Ann. of Math. (2) 68 1958 17–37.
2. M. Culler, C. Gordon, J. Luecke, P. Shalen: Dehn surgery on knots. Ann. of Math. (2) 125 (1987), no. 2, 237–300.
3. P. Kronheimer, T. Mrowka: Witten's conjecture and property P. Geom. Topol. 8 (2004), 295–310.