Thoms Ansatz zum Steenrod-Problem war ein geometrisches Verständnis von Dualitätssätzen und der klassifizierenden Abbildung. Wenn eine Homologieklasse durch eine Untermannigfaltigkeit V\subset X repräsentiert wird, dann kann man ihr Normalenbündel ν betrachten. Der klassifizierende Raum für Vektorbündel ist eine Graßmann-Mannigfaltigkeit. Der Totalraum des Normalenbündels ν kann mit einer Umgebung N der Untermannigfaltigkeit in X identifiziert werden, der Thom-Raum ist dann Th(\nu)\simeq N/\partial N. Bezeichne MSO den Thom-Raum des universellen Bündels über der Graßmann-Mannigfaltigkeit, dann liefert die klassifizierende Abbildung also eine Abbildung B\colon N/\partial N\to MSO. Das Zurückgezogene der Thom-Klasse ist dann Poincaré-dual zur Fundamentalklasse \left[V\right]\in H_*(X). Die Frage, ob eine Homologieklasse durch eine Untermannigfaltigkeit realisiert wird, übersetzt sich damit in die duale Frage, welche Kohomologieklasse sich als zurückgezogenes B*u der Thom-Klasse u\in H^*(MSO) unter einer geeigeten Abbildung B repräsentieren läßt. (Obige Konstruktion zeigt die Notwendigkeit dieser Bedingung. Um zu beweisen, dass sie hinreichend ist, mußte Thom einige Grundlagen der Theorie differenzierbarer Abbildungen entwickeln: jede stetige Abbildung B\colon N/\partial N\to MSO läßt sich durch differenzierbare approximieren, diese kann man transversal zur Graßmann-Mannigfaltigkeit machen, und dann ist das Urbild der Graßmann-Mannigfaltigkeit eine Mannigfaltigkeit.)

Um diese Frage zu beantworten, untersucht er dann mit den von Cartan und Serre eingeführten Methoden die Kohomologie von MSO. Serre hatte zuvor mit den von Steenrod eingeführten Kohomologie-Operationen die Kohomologie der Eilenberg-MacLane-Räume K(Z/2Z,n) berechnet. Für Thoms Problem folgt aus Arbeiten von Serre ein Isomorphismus \pi_*(MSO)\otimes{\bf Q}\simeq H_*(MSO;{\bf Q}), und diese Homologiegruppen stimmen vermittels des Thom-Isomorphismus mit der rationalen Homologie der Graßmann-Mannigfaltigkeit überein.

Aus Informationen über die Kohomologie der Graßmann-Mannigfaltigkeit und die Kohomologie-Operationen erhielt Thom manche unmittelbaren Hindernisse für Repräsentierbarkeit von Homologieklassen durch Mannigfaltigkeiten. Beispielsweise gelten für die Thom-Klasse die Gleichungen Sq^{2m(p-1)+1}u=0 (für alle ungeraden Primzahlen p) und dieselbe Gleichung muß dann auch auch für das Zurückgezogene gelten; wenn also eine dieser Kohomologieoperationen ein von Null verschiedenes Ergebnis liefert, kann das Poincaré-Dual nicht von einer Untermannigfaltigkeit repräsentiert werden. Andererseits erhielt Thom mit Hilfe der Kohomologie-Operationen aber auch positive Resultate wie die Realisierbarkeit für Homologieklassen vom Grad *\le 5 oder *\ge n-2 in einer Mannigfaltigkeit der Dimension n. Für das Steenrod-Problem, die Realisierbarkeit einer Homologieklasse eines Simplizialkomplexes als stetiges Bild einer Mannigfaltigkeit, bekam er beispielsweise die Repräsentierbarkeit jeder Z/2Z-Homologieklasse.

Es stellte sich heraus, dass die stabilen Homotopiegruppen von MSO gerade die „Kobordismengruppen“ sind. Diese sind eine einfachere Variante der gerahmten Kobordismusgruppen. Zwei orientierte k-Mannigfaltigkeiten M und N heißen kobordant, wenn sie (mit entgegengesetzten Orientierungen) den Rand einer orientierten (k+1)-Mannigfaltigkeit bilden. Die k-te Kobordismusgruppe Ωk ist dann die Gruppe der orientierten, geschlossenen k-Mannigfaltigkeiten modulo Kobordismen. Mit dem Produkt von Mannigfaltigkeiten bekommt man den Kobordismusring. Diese Definition sieht eigentlich zu einfach aus, als dass man von ihr etwas nützliches erwarten würde.

Aus der Kenntnis der Homologiegruppen von MSO und mit Serres mod-C-Theorie – die in gewisser Weise Homotopiegruppen bis auf Torsion berechnet – kann Thom, was später als das Hauptresultat der Arbeit angesehen werden wird, den torsionsfreien Anteil des Kobordismusrings zu berechnen. Er wird von den komplex-projektiven Räumen CP2k, k=1,2,3,… erzeugt. Insbesondere haben Mannigfaltigkeiten genau dann dieselben Pontrjagin-Zahlen, wenn ihre Differenz in der Bordismusgruppe Torsion ist.

Thom veröffentlichte diese Ergebnisse 1952 in den Comptes Rendus und zwei Jahre später unter dem Titel „Quelques proprietes globales des varietes differentiables“ in den Commentarii Mathematici Helvetici.

Einen aufmerksamen Leser fand die Ankündigung unmittelbar nach Erscheinen am Institute for Advanced Study. Hirzebruch, der dort mit Spencer und Kodaira zusammenarbeitete, hatte sich mit der Signatur von 4n-dimensionalen Mannigfaltigkeiten beschäftigt, also der Signatur der quadratischen Form, die man durch die (inzwischen über das Cup-Produkt definierte) Schnittform auf der Kohomologie H2n erhielt. Hermann Weyl hatte mal in einer wenig beachteten, auf spanisch verfaßten Arbeit gemeint, dass dies eine interessante Invariante sein sollte. Hirzebruch wollte die Signatur aus den charakteristischen Klassen des Tangentialbündels berechnen. Er wußte, dass die Signatur von Rändern verschwindet, die Signatur also einen wohldefinierten Homomorphismus des Kobordismusring in die ganzen Zahlen definiert. Mit Thoms Berechnung mußte er jetzt nur noch die Signaturen der Erzeuger CP2k berechnen und das war völlig trivial und er hatte das natürlich schon längst berechnet. Unmittelbar nach Kenntnisnahme von Thoms Resultat durch eine Ankündigung in den Comptes Rendus hatte er damit den von ihm vermuteten Signatursatz bewiesen. Entsprechend euphorisch schrieb er an Thom: “Ich danke Ihnen vielmals für die Nachdrucke, die Sie mir geschickt hatten. Gestern waren die letzten Comptes Rendus im Institut erhältlich, und Borel machte mich auf Ihre Notiz aufmerksam. Ich interessiere mich sehr für diese Notiz, aus Gründen, die ich jetzt erklären möchte. Ich würde mich sehr freuen, wenn Sie mir bald einen Nachdruck dieser letzten Arbeit senden würden. Ich werde jetzt einige meiner jüngsten Ergebnisse und sehr neue Ergebnisse im Anschluss an Ihren starken Satz 7 anführen. Ich muss sagen, dass ich Borel für sehr wertvolle Gesprächen zu danken habe.”

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Kommentare (8)

  1. #1 Fluffy
    13. November 2020

    Die Photos sind immer cool.

  2. #2 Echt?
    14. November 2020

    Jaaaaaaa!

  3. #3 Physik Schelm
    14. November 2020

    Thilo 18.03.2008 physik-topologie-logik-und-berechenbarkeit
    Eine ‘Hose’ ist ein Kobordismus zwischen einem einzelnen Kreis und einem Paar von Kreisen.

    Hinweis 1: Kashaev-Vermutung-Link und Giraud-Link sind ungültig.

    Hinweis 2: Die Zahl 20 ist falsch und muss durch 38 ersetzt werden:

    Die formale Übertragung der quantenfeldtheoretischen Methoden auf die Topologie ist seit 38 Jahren ein sehr aktives Forschungsgebiet, auch wenn wirklich überzeugende Anwendungen in der Topologie noch ausstehen.

    Hinweis 3: Formalizing the Panarchy Adaptive Cycle with the Cusp Catastrophe von Martin Zwick und Joshua Hughes überzeugt mit 53 Downloads niemand, sich näher mit Rene Thom’s Mathematik zu beschäftigen.

    Bordism von Rene Thom:

    Diese Mathematik beschreibt die mathematische Grenze, die zwischen Algebra und Geometrie liegt.

    Cosmological Catastrophy Theory von Rene Thom von einem Schelm interpretiert:

    Das Universum ist eine abgeschlossene kompakte 3dimensionale Manigfaltigkeit, in der die Algebra der Quantenphysik herrscht.
    Zeit ist keine Dimension, sondern ein Operator, der mit dem Parameter t Punkte transloziert, wobei ein Punkt als beliebiges komplexes Objekt definiert wurde.
    Die kosmologische Konstante (10^-52) ist gleich 0, weil die beschränkte Algebra der Quanten-Physik nur von bis 10^-34 (E=h*v bzw. Frequenz v ist Element der beschränkten Physik-Menge {1, …, Materiekondensation) bis 10^+100 zählt.
    Jenseits der Grenze der abgeschlossenen kompakten geordneten Mannigfaltigkeit wird die kosmologische Konstante aus Gründen betragsmäßig größer als 0.
    Die Differenz der kosmologischen Konstanten bildet eine Potenzialmulde, in die grenznahe Galaxien hineinfallen und somit von uns weg beschleunigt werden.

    Dunkle Energie existiert nicht, wenn einem Schelm geglaubt wird, der in einem begrenzten beschränkten Physik-Universum ein Abbruch-Kriterium für infinitesimale mathematische Zahlen einführt und zu kleine Zahlen als 0 definiert!
    Aus Forschungsgeld-Gründen wurde in der extrem geldabhängigen Wissensdiktatur DUNKLE ENERGIE postuliert, die im Gegensatz zu einem unglaublich weit entfernten Rand-Phänomen hypothetisch ausbeutbar ist.

    Fundamentalsatz

    In einer Wissensdiktatur gibt es wegen diktatorischen Gruppenzwangs keine Alternativen.

    Aus dem Fundamentalsatz folgt, dass
    – in keinem Forschungsministerium ehrliche Asperger-Autisten arbeiten, weil sie wegen ADS-Link-Hopping Daten alternativ verknüpfen.
    – keine Arbeitsagentur einem Asperger-Autist eine Bewerbung bei einem Ministerium aufzwingen oder vorschlagen darf.

    Jeder arbeitslos gemeldete Asperger-Autist, dem es in der Arbeitsagenturfortbildungsschleife zu langweilig wird, kann das Kanzleramt und deren Ministerien nach zigtausend erfolglosen Bewerbungen, die von arbeitenden Bürgern des deutschen Staats bezahlt werden, wegen Diskriminierung verklagen.

  4. #4 Mathe Trauertag
    16. November 2020

    – On the morning of May 30, 1832 Évariste Galois had been shot once in the stomach and died in Cochin Hospital the next day. He was only 20.

    – In 1924 Pavel (Paul) Urysohn drowned. in the rough waters of the Atlantic Ocean. He was only 26.

    – Sofja Wassiljewna Kowalewskaja starb im Alter von 40 in Stockholm wegen einer Pleuropneumonitis am Dienstag den 10ten Februar Morgens 4 Uhr.

    – On 14 July 2017, Mirzakhani died of breast cancer at the age of 40.

    – …

    Warum zeigt Thilo in seinem Blog keine pathologischen Fotos, in denen sich duplizierende Hosenbeine (oder Hirschörner) einander umschlingen (Alexander’s horned sphere).
    Weil Anschauung Hochschulprofessoren stört.

    Topologie kann mit POVRAY anschaulich gemacht werden.
    An Illustrated Introduction to Topology and Homotopy by Sasho Kalajdzievski
    Aber niemand, auch kein*e Bildungsminister*in, kann mathematische Hochschulprofessoren zwingen, ihre Text-Skripte mit POVRAY-Illustrationen zu bereichern.

    Thilo glaubt, dass unser Universum keine null-kobordante Sphäre ist, sondern aus 2 kobordanten Hosenbeinen M und N besteht, in denen Materie und Anti-Materie getrennt voneinander strömen.
    Wegen Hugh-Everett’s mathematischen Multiversum-Modell dürfen sich Hosenbeine duplizieren.

  5. #5 Fort Bildungsschleife
    16. November 2020

    Ein Ring ist ein Ding, welches Gruppenaxiomen gehorcht.
    Zum Beispiel bildet die Menge der oberen Dreiecksmatrizen einen Ring, dessen Elemente (obere Dreiecksmatrizen) Gruppenalgebra-(Rechen-)Regeln gehorchen: Addition, Subtraktion, neutrales Element.
    A – Rotations-Matrizen, die ein Objekt auf sich selber abbilden, bilden einen Ring.
    B – Die Elektronen zugeordneten Spin-Matrizen bilden auch einen Ring.
    C- Unitäre Matrizen bilden einen Ring.
    D – …

    Homologie (altgriechisch homos, „ähnlich, gleich“, und logos, „Verhältnis, Analogie, Proportion“[) ist Mathematik, die eine Reihe von algebraischen Objekten z.B. abelsche Gruppen, Ringe oder Module verknüpft, um ein anderes mathematisches Objekt zu erhalten z.B. einen topologischen Raum namens UNIVERSUM, welches angeblich aus unglaublich vielen homologischen Mannigfaltigkeiten (komplizierte Räume: zum Beispiel gewunden-verschlungene Hosenbeine) bestehen, in denen Löcher innerhalb der Hosenbeine fundamentale Physik erzwingen.

    Cobordism ist eine Ring-Sequenz einer (inneren) Homologie.
    (Ring-Sequenz: A,B,C,D)

    Anschaulich:

    Physik ist das Wirken von Operatoren auf Ring-Sequenzen, die in der Homologie verankert sind.

    Ist völlig klar, weil ein Spin-Wechsel innerhalb einer Atomschale nicht von Homologie (komplexer Raum) sondern von einer geordneten (kausalen) Menge von Ringen in der Homologie verursacht werden muss, und diese Ringe werden (statistisch) zur Matrix-Multiplikation aufgefordert, wenn zum Beispiel Stern-Gerlach-Atome auf die Beobachtungswand knallen und ein erheblicher statistischer Anteil der aufgeschlagenen Atome den Spin wechselt.

    Dequalifizierende Fortbildungsschleife:

    Thilo führt uns mit diesem Artikel zurück in die 80er zum eleganten Universum, das aus Calabi-Yau-Mannigfaltigkeiten zusammengesetzt sein soll, die wiederum aus Löcher einschließenden Mannigfaltigkeiten (komplizierte Räume) bestehen, in denen Physik erzeugt wird, wenn mathematische Operatoren auf mathematische Cobordims einwirken.

    Verfassungslemma

    Staatlich subventionierte Dequalifikation ist verfassungswidrig.

    Aus dem Verfassungslemma folgt, dass Schüler und Agenturfortbildungsschleifenopfer das Aufzwingen einer zweiten Wiederholung einer Maßnahme als dequalifizierende berufsverhindernde Demenz-Brandmarkung vor Gericht anfechten dürfen.
    Überhört das Gericht Schulfverweisfakten und das Dequalifikationsurteil des Bundesverfassungsgerichts kann nach der überhörten Anhörungsrüge durch den Subsidiaritätsbruch zeitlos schnell zum Bundesverfassungsgericht gesprungen werden.

    Schüler dürfen nicht bis zur Rente in staatlichen Schulen bleiben und jedes Jahr das gleiche lernen.
    Das gleiche Recht gilt für Agenturfortbildungsschleifenopfer

  6. #6 Aspie Path
    17. November 2020

    Kobordismus – Eine komplizierte, Löcher enthaltene Geometrie einer homologischen (oder homotopischen) Mannigfaltigkeit (z.B. Calabi-Yau) induziert eine Ring-Algebra in der homologischen (oder homotopischen) Mannigfaltigkeit. Die Induktion erzeugt somit eine innere Homologie. Geometrie und Algebra (z.B. die Ring-Algebra der Quanten-Matrizen) werden verknüpft.

    Querverweis – Der Stokes’scher Satz gilt nur für mathematische Ränder C, die eine Kreisscheibe einschließen, wenn um Nullpunkte einer nicht unbedingt geraden Null-Achse integriert wird, und nicht für simple Kurven K.

    Stringtheorie – Der 1-dimensionaler Elektron-String hat (sieh Querverweis) in einer homotopischen Manigfaltigkeit (z.B. Hosenbein) in einer geschlossenen 2-dimensionalen Kreisscheibe, die ein Loch der nicht unbedingt geraden Loch-Achse des Hosenbeins umrandet, nur 2 mathematische Flussrichtungsmöglichkeiten, die nach einem messenden Experiment von unitären Matrizen (beobachtenden messenden Physikern) in 2 beobachtbare Spin-Freiheitsgrade umgewandelt wurde.

    Wenn das alles so einfach ist, warum hat Lubos Motl nicht längst einen Nobelpreis erhalten?
    Weil Rants und Pranks viel befriedigender sein können als ein Nobelpreis.

    Querverweis – Ein Nobelpreis sollte so nobel sein, dass sich ein Gewinner ein nobles Tesla-Elektrokraftfahrzeug im Wert von 160.000 Euro kaufen kann.

    Dr. Sabine Hossenfelder retweeted am 14.11.2020 @stefihane, die aus dem englischen Wikipedia-Artikel über Sabine Hossenfelder falsch zitiert, indem sie [citation needed] ausradierte.

    Hossenfelder posits that a universe (and its particle model) is ugly if it cannot be described by a mathematical (beautiful) Great Unifying Theory that explains how particles gravitate. [citation needed]

    Dr. Sabine Hossenfelder kann [citation needed] nicht mit einem Zitat aus ihrem Buch füllen, weil das von Stefani Hane gezwitscherte Zitat im Buch „Das hässliche Universum“ nicht vorkommt. Ihren Blog darf Hossenfelder wegen der Anti-Eigenwerbung-Regel der regeldurchtränkten Wikipedia nicht als Zitat-Quelle benutzen.
    Was kann Hossenfelder tun?
    Sie kann dieses Zitat in einer von der Wikipedia anerkannten Online-Fachzeitschrift erwähnen und dann [citation needed] mit dem zwingend notwendigen Online-Artikel-Link retrokausal füllen.

    Das quantenmechanische Tunneln ist nicht alternativlos und kann anders interpretiert werden: Der topologische Raum besteht nicht aus perfektoiden Mannigfaltigkeiten und ein Quant tunnelt nicht, sondern thunbergt, wenn es sich durch ein Hosenbeinepfad bewegt, indem wegen eines gewollten oder zufälligen Mangels kein Element eines Potenzialwalls existiert.
    #Greta_Thunberg

  7. #7 Roger Krewer
    8. Januar 2021

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  8. #8 Theorema Magnum – Mathlog
    13. Februar 2021

    […] Simplex-Verfahren Das WKS-Abtasttheorem Adelische Poisson-Summation Der Vergleichssatz von Rauch Die Berechnung des Kobordismusrings Die Endlichkeit der Homotopiegruppen von Sphären Der Einbettungssatz von Nash Serre-Dualität Die […]