解法:佩雷尔曼的带手术里奇流(2002–2003年),概要版
第 9/9 步:结论:重新拼回 M3≅S3 通俗地说把整部电影从消灭的那一刻起倒放,每一块曾被手术舍弃的碎片其实都属于一份简单构件的简短清单;沿着切口把它们重新粘回去,就把原始流形重构为这些构件的连通和。
假设 π1(M3)=0 排除了除圆3维球面之外的一切构件,因此重构出的连通和只能是球面之和——而这又不过是一个球面——证明至此完成。
圆球面(以二维类比 S2 显示):经过手术与有限时间消灭后,单连通闭流形 M3 的每一块都是 3 维球面连通和分项详细分析从 Text 出发逆向追溯有限次手术,每个被舍去的高曲率碎片都微分同胚于球面空间形式 S3/Γi、S2×S1 或 RP3#RP3,将沿 2 维球面的手术逆转即把 M3 重新拼成这些块的连通和。
当 π1(M3)=0 时,van Kampen 定理迫使每个 Γi 平凡(否则 π1 将含有一个非平凡子群),并排除了任何 S2×S1 分项(其 π1 无限),只剩下若干 S3 的连通和。
圆3维球面的连通和微分同胚——从而同胚——于 S3,至此完成了每个单连通闭三维流形都同胚于 S3 的证明:庞加莱猜想。
本步骤中的术语- 球面空间形式(S3/Γ)
- 由有限群 Γ 通过等距自由作用于圆3维球面所得到的商流形;当且仅当 Γ 是平凡群时,它才是平凡的(即等于 S3 本身)。
- 连通和(#)
- 从两个流形中各挖去一个小球、再把所得的边界球面粘合在一起的操作;这正是手术所追踪的拓扑操作。
本步骤用到的知识