解法:佩雷尔曼的带手术里奇流(2002–2003年),概要版
通俗地说
对庞加莱猜想而言,不需要看着流永远运行下去:Perelman 证明,若初始流形单连通,带手术的里奇流会烧穿整个流形,并在有限时间内使其消失。
其机制是用一族收缩中的2维球面来扫描流形(利用某个高阶同伦群非平凡);它们的面积在流下以有保证的速率收缩,并且不会在手术中偷偷回升,因此该族中“最窄”的扫描最终被迫收缩到一点。
详细分析
在第三篇预印本(arXiv:math/0307245;Tobias Colding 与 William Minicozzi 独立给出了相关论证)中,佩雷尔曼证明了若闭定向三维流形 不含非球面素因子——特别地当 时——带手术的里奇流在有限时间 内消灭,即到那时流形已被奇点与手术彻底消耗殆尽。
证明利用了 或 的非平凡性(只要 单连通且尚非球面即可保证)来用一族 维球面或极小圆盘扫描 ;这一扫描的极小极大宽度在流下以受控速率收缩,在手术中不增,且必须在有限时间内降为零。
宽度归零意味着最后剩余的碎片被典范邻域完全覆盖并被手术舍去,因此 之后什么也不剩;正是这种有限消灭,使得在最后一步中可以把手术的全部历史倒转回去,从而辨认出原始流形。
- 基本群()
- 以某点为基点、模去连续形变的环路群; 意味着 中每个环路都能收缩为一点,即 单连通。
- 极小极大宽度
- 用代表固定非平凡同伦类的一族连续曲面扫描流形的所有方式中,“最大面积”可能取到的最小值;衡量流形还剩多少空间可供这样的扫描。