В теории узлов хиральный узел — это узел, который не эквивалентен своему зеркальному отражению. Ориентированный узел, эквивалентный своему зеркальному отражению, называется амфихиральным узлом или ахиральным узлом. Хиральность узла является инвариантом узла. Хиральность узлов можно далее классифицировать в зависимости от того, обратим он или нет.
Существует только 5 типов симметрий узлов, определяемых хиральностью и обратимостью — полностью хиральный, обратимый, положительно амфихиральный необратимый, отрицательно амфихиральный необратимый и полностью амфихиральный обратимый [1].
История вопроса
Хиральность некоторых узлов давно подозревалась и доказана Максом Деном в 1914 году. П. Г. Тэт высказал гипотезу, что все амфихиральные узлы имеют чётное число пересечений, но Морвен Тислуэйт в 1998 году нашёл контрпример[2]. Однако гипотеза Тэйта доказана для простых альтернированных узлов[3].
| Число пересечений | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | OEIS sequence |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Хиральные узлы | 1 | 0 | 2 | 2 | 7 | 16 | 49 | 152 | 552 | 2118 | 9988 | 46698 | 253292 | 1387166 | N/A |
| Двусторонние узлы | 1 | 0 | 2 | 2 | 7 | 16 | 47 | 125 | 365 | 1015 | 3069 | 8813 | 26712 | 78717 | A051769 |
| Полностью хиральные узлы | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 | 27 | 187 | 1103 | 6919 | 37885 | 226580 | 1308449 | A051766 |
| Амфихиральные узлы | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 5 | 0 | 13 | 0 | 58 | 0 | 274 | 1 | 1539 | A052401 |
| Положительно амфихиральные узлы | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 6 | 0 | 65 | A051767 |
| Отрицательно амфихиральные узлы | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 6 | 0 | 40 | 0 | 227 | 1 | 1361 | A051768 |
| Полностью амфихиральные узлы | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 4 | 0 | 7 | 0 | 17 | 0 | 41 | 0 | 113 | A052400 |
- Оба возможных трилистника.
-
Левый трилистник. -
Правый трилистник.
Простейший хиральный узел — трилистник, хиральность которого показал Макс Ден. Все торические узлы хиральны. Многочлен Александера не может определить хиральность узла, а вот многочлен Джонса в некоторых случаях может. Если Vk(q) ≠ Vk(q−1), то узел хирален, однако обратное не обязательно верно. Многочлен HOMFLY ещё лучше распознаёт хиральность, но пока не известно полиномиального инварианта узла, который бы полностью определял хиральность[4].
Двусторонний узел
Обратимый хиральный узел называется двусторонним[5]. Среди примеров двусторонних узлов — трилистник.
Полностью хиральный узел
Если узел не эквивалентен ни своему обратному, ни своему зеркальному образу, он называется полностью хиральным, пример — узел 9 32[5].
Амфихиральный узел
Амфихиральный узел — это узел, имеющий автогомеоморфизм α 3-сферы, который обращает ориентацию и фиксирует узел как множество.
Все амфихиральные альтернированные имеют чётное число пересечений. Первый амфихиральный узел с нечётным числом пересечений, а именно с 15 пересечениями, нашёл Хосте (Hoste) и др.[3]
Полная амфихиральность
Если узел изотопен своему обратному и своему зеркальному образу, его называют полностью амфихиральным. Простейшим узлом с этим свойством является восьмёрка.
Положительная амфихиральность
Если автогомеоморфизм α сохраняет ориентацию узла, говорят о положительной амфихиральности. Это эквивалентно изотопичности узла своему зеркальному отражению. Никакой из узлов с числом пересечений меньшим двенадцати не является положительно амфихиральным[5].
Отрицательная амфихиральность
Если автогомеоморфизм α обращает ориентацию узла, говорят об отрицательной амфихиральности. Это эквивалентно изотопичности узла обратному зеркальному отражению. Узел с этим свойством с минимальным числом пересечением — это 817[5].
Примечания
- ↑ Hoste, Thistlethwaite, Weeks, 1998, с. 33—48.
- ↑ Jablan, Slavik & Sazdanovic, Radmila. «History of Knot Theory and Certain Applications of Knots and Links Архивная копия от 20 августа 2011 на Wayback Machine», LinKnot.
- ↑ 1 2 Weisstein, Eric W. Amphichiral Knot (англ.) на сайте Wolfram MathWorld. Accessed: May 5, 2013.
- ↑ «Chirality of Knots 942 and 1071 and Chern-Simons Theory» by P. Ramadevi, T. R. Govindarajan, and R. K. Kaul. Дата обращения: 11 июня 2015. Архивировано 1 марта 2020 года.
- ↑ 1 2 3 4 Three Dimensional Invariants Архивная копия от 17 февраля 2020 на Wayback Machine Knot Atlas
Литература
- Jim Hoste, Morwen Thistlethwaite, Jeff Weeks. The first 1,701,936 knots // The Mathematical Intelligencer. — 1998. — Т. 20, вып. 4. — doi:10.1007/BF03025227. Архивировано 15 декабря 2013 года.
Эта страница в последний раз была отредактирована 24 декабря 2023 в 13:31.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.