解法: ペレルマンの手術付きリッチ流(2002–2003年)・要約版
ざっくり言うと
ポアンカレ予想に限って言えば、流れが永遠に走り続けるのを見届ける必要はない:Perelman は、初期多様体が単連結ならば、手術付きリッチ流が多様体全体を焼き尽くし、有限時間で消滅することを示した。
その仕組みは、(ある高次ホモトピー群が非自明であることを用いて)多様体を縮小する2次元球面の族で掃引することにある。それらの面積は流れのもとで保証された速さで縮み、手術を経てもこっそり増え戻ることはないため、その族の中で「最も狭い」掃引はやがて一点にまで縮まらざるを得ない。
詳しい解説
第3のプレプリント(arXiv:math/0307245、および独立に Tobias Colding と William Minicozzi による関連する議論)において、ペレルマンは、向き付けられた3次元閉多様体 が非球面的な素因子を持たないならば——とりわけ ならば——手術付きリッチ流が有限時間 で消滅すること、すなわちその時刻までに多様体が特異点と手術によって完全に消費されることを証明した。
証明は( が単連結でまだ球面でない限り保証される) または の非自明性を用いて を 次元球面や極小円板の族で掃引する;この掃引の min-max 幅は流れのもとで制御された速さで縮み、手術で増加することはなく、有限時間でゼロに達しなければならない。
幅がゼロに達するということは、最後に残った断片が標準近傍によって完全に覆われ、手術によって取り除かれることを意味し、したがって の後には何も残らない;この有限消滅こそが、最終ステップで手術の全履歴を巻き戻して元の多様体を特定することを可能にする。
- 基本群()
- 連続変形を除いて考えた、ある点を基点とするループのなす群。 は、 内のすべてのループが一点に縮められること、すなわち が単連結であることを意味する。
- min-max 幅
- 固定した非自明ホモトピー類を代表する曲面の連続族によって多様体を掃引するあらゆる方法のうち、「最大面積」としてとりうる最小値;そのような掃引のために多様体にどれだけ余地が残っているかを測る量。