黎曼幾何
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微分幾何中,黎曼幾何(英語:Riemannian geometry)研究具有黎曼度量的光滑流形,即流形切空間上二次形式的選擇。它特別關注於角度、弧線長度及體積。把每個微小部分加起來而得出整體的數量。
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3b/Para_riemann.png)
任意平滑流形容許黎曼度量及這個額外結構幫助解決微分拓撲問題。它成為偽黎曼流形複雜結構的入門。其中大部分都是廣義相對論的四維研究對象。
黎曼幾何古典理論
編輯一般理論
編輯理論
編輯所有給出的定理中,都將用空間的局部行為(通常用曲率假設表述)來推出空間的整體結構的一些信息,包括流形的拓撲類型和"足夠大"距離的點間的關係。
- 1/4-受限 球定理:若M是完備n-維黎曼流形,其截面曲率嚴格限制於1和4之間,則M同胚於n-球。
- Cheeger's有限定理:給定常數C和D,只有有限個(微分同胚的流形算作一個)緊n-維黎曼流形,其截面曲率 並且直徑 。
- Gromov的幾乎平坦流形:存在一個 使得如果一個n-維黎曼流形其度量的截面曲率 且直徑 ,則其有限覆蓋微分同胚於一個零流形.
正曲率
編輯- 分裂定理:若一個完備的n-維黎曼流形有非負Ricci曲率和一條直線(在任何區間上的距離都極小的測地線)則它等度同胚於一條實直線和一個有非負Ricci曲率的完備(n-1)-維黎曼流形的直積。
- Bishop's不等式:半徑為r的球在一個有正Ricci曲率的完備n-維黎曼流形中的體積不超過歐幾里得空間中同樣半徑的球的體積。
- Gromov's緊緻性定理:所有正Ricci曲率且直徑不超過D的黎曼流形在Gromov-Hausdorff度量下是仿緊的。
- n-維環不存在有正數量曲率的度量。
- 若一個緊n-維黎曼流形的單射半徑 ,則數量曲率的平均值不超過n(n-1)。
負曲率
編輯- 任何有非正截面曲率的單連通黎曼流形的兩點有唯一的測地線連接。
- 設V*是一 -rank 2的緊緻不可約局部對稱空間,設V是一截面曲率 的緊緻 黎曼流形,若 ,且 ,則 與 等距。
- 任何有負里奇曲率的緊黎曼流形有一個離散的等距同胚群。
- 任何光滑流形可以加入有負里奇曲率的黎曼度量。
參見
編輯參考文獻
編輯- Marcel Berger, Riemannian Geometry During the Second Half of the Twentieth Century, (2000) University Lecture Series vol. 17, American Mathematical Society, Rhode Island, ISBN 0-8218-2052-4. (Provides a historical review and survey, including hundreds of references.)
- Jurgen Jost, Riemannian Geometry and Geometric Analysis, (2002) Springer-Verlag, Berlin ISBN 3-540-4267-2 (Provides a formal introduction, written at the grad-student level.)
- Peter Peterson, Riemannian Geometry, (1998) Springer-Verlag, Berlin ISBN 0-387-98212-4. (Provides an introduction, presented at an undergrad level.)