Das Entgelt für die Nutzung der singulären Betriebsmittel ist als Jahrespauschale bei der SEWAG Netze individuell zu erfragen. (Quelle)

Nachdem wir vor 2 Wochen über die Nutzung von Singularitäten in Sportwissenschaft, Psychoanalyse und Finanzmarkt-Erklärung geschrieben hatten, soll es heute darum gehen, wie man Singularitätentheorie zum Verständnis von Knoten (und auch höher-dimensionalen Räumen) nutzen kann.

Wir hatten jetzt schon einige Male darüber geschrieben, daß man das Komplement der Kleeblattschlinge gleichmäßig in Flächen zerlegen (“durch Flächen fasern“) kann:

www.josleys.com/show_gallery.php?galid=303 – auf Bild klicken, um Animation zu starten

Zur Erinnerung: Die Kleeblattschlinge ist im komplex-2-dimensionalen Raum C2 der Durchschnitt der Fläche z2+w3=0 mit der Einheits-Sphäre IzI2+IwI2=1.
Wir hatten letztes Mal schon erwähnt, daß die Kleeblattschlinge ein spezielles Beispiel eines “Link einer Singularität” ist, nämlich der Singularität der Fläche z2+w3=0 im Punkt (0,0).

Der Ansatz, Singularitäten über ihre Links zu untersuchen, wurde durch Milnors Buch “Singular points of complex hypersurfaces” populär.
Allgemein betrachtet man folgendes Problem: eine Hyperfläche im Cn sei gegeben durch die Gleichung f(z1,…,zn)=0, wobei f ein Polynom ist. (Für n=2 bekommt man Flächen im C2.)
Wenn f in (0,0) eine Singularität hat (d.h. wenn alle Ableitungen in (0,0) Null sind), dann betrachtet man den “Link der Singularität” L, also den Durchschnitt der Hyperfläche
f(z1,…,zn)=0 mit einer kleinen Sphäre Iz1I2+…+IznI2. Dieser Link ist 2n-3-dimensional. (Für n=2 und f(z1,z2)=z12+z23 bekommt man die Kleeblattschlinge.)

In Milnors Buch werden dann Zusammenhänge zwischen der Algebra der Singularitäten und der Topologie des Links hergestellt. Vieles davon (und neuere Entwicklungen) findet man im Artikel “Links of singular points of complex hypersurfaces” im “Manifold Atlas”.
(Bei der Gelegenheit ein Hinweis auf den “Manifold Atlas”, ein wachsendes wikipedia-ähnliches Projekt mit z.T. sehr ausführlichen Artikeln über diverse Klassen von Mannigfaltigkeiten.)

Die durch das Applet oben veranschaulichte Faserung kann man ebenfalls mit Singularitätentheorie verstehen. Der Link L ist ja der Durchschnitt der Hyperfläche f(z1,…,zn)=0 mit der ε-Sphäre, das Komplement des Links (in der ε-Sphäre) sind also die Punkte der ε-Sphäre, wo f(z1,…,zn) ungleich 0 ist. Man kann also auf naheliegende Weise eine Abbildung
p:S2n-1 – L —> S1
vom Komplement des Links auf den Einheitskreis (in der komplexen Zahlenebene) definieren durch p(z1,…,zn)=f(z1,…,zn)/If(z1,…,zn)I. (Wenn man eine Zahl durch ihren Betrag teilt, bekommt man immer eine Zahl mit Betrag 1, also auf dem Einheitskreis der komplexen Zahlenebene.)

Milnor beweist dann, daß die Abbildung p immer eine Faserung gibt. (D.h. das Komplement des Links wird durch die Hyperflächen p-1(z) mit z aus S1 gefasert.) Damit bekommt man z.B. die Faserung des Komplements der Kleeblattschlinge z12+z23=0 oder die Faserungen der Komplemente der Torusknoten z1p+z2q=0, die wir letzte Woche gesehen hatten.
Milnor beweist auch noch, daß die Fasern homotopie-äquivalent zu n-1-dimensionalen Zellkomplexen sind. Im Fall der Kleeblattschlinge oder der Torusknoten (n=2) liefert das aber nichts neues, weil ohnehin jede Fläche mit Rand homotopie-äquivalent zu einem 1-dimensionalen Zellkomplex ist.

Allgemein bekommt man als “Links von Singularitäten” für n=2 alle iterierten Torusknoten.
Für größere n bekommt man kompliziertere Mannigfaltigkeiten (allerdings immer n-2-zusammenhängend), die manchmal ‘exotische’ Eigenschaften haben. Zum Beispiel bekommt man für n=6 und f(z1,…,z6)=z13+z22+…+z62 einen Link, der homöomorph, aber nicht diffeomorph zur Sphäre ist (über solche ‘exotischen’ Sphären hatten wir hier geschrieben). Diese sogenannte ‘Brieskorn-Sphäre’ hat Kervaire-Invariante 1 (über die Kervaire-Vermutung hatten wir hier geschrieben).


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