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定理已证明

毛球定理

命题陈述

球面 S2S^2 上不存在处处非零的连续切向量场;对 S2S^2 上每一点连续地指定一个切向量,这个指定必定在至少一点处为零。

为什么成立?

无法把一个毛球表面的毛全部梳平,而不留下至少一处毛竖起或秃斑的“旋儿”。同样的障碍意味着,在任一时刻,地球表面上必定至少存在一点,其水平风速恰好为零。

证明思路

由庞加莱-霍普夫指数定理,紧曲面上连续向量场的孤立零点的指数之和等于该曲面的欧拉示性数。由于 χ(S2)=2≠0\chi(S^2) = 2 \neq 0,S2S^2 上任意连续切向量场都必须至少有一个零点,因为处处非零的向量场其指数之和应为 00。

提出者

用到此定理的主题

相关定理

分步证明

该定理暂无分步证明。

参考文献

  1. John Milnor (1978). Analytic proofs of the 'hairy ball theorem' and the Brouwer fixed point theorem
  2. Victor Guillemin, Alan Pollack (1974). Differential Topology