अवकल सांस्थितिकी: Difference between revisions

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गणित में, विभेदक [[टोपोलॉजी]] टोपोलॉजी और [[चिकनी संरचना]] से संबंधित क्षेत्र है{{efn|A ''smooth property'' of a manifold is any property preserved up to [[diffeomorphism]]. This does not include certain [[geometry|geometric]] properties such as distances between points or volume, which depend on a further choice of [[Riemannian metric]] and are only invariant up to [[isometry]].}} चिकनी कई गुना। इस अर्थ में अंतर टोपोलॉजी [[अंतर ज्यामिति]] के निकट से संबंधित क्षेत्र से अलग है, जो आकार, दूरी और कठोर आकार के विचारों सहित चिकनी मैनिफोल्ड के ज्यामितीय गुणों से संबंधित है। तुलनात्मक विभेदक टोपोलॉजी मोटे गुणों से संबंधित है, जैसे कि मैनिफोल्ड में छेदों की संख्या, इसका [[होमोटॉपी प्रकार]], या इसके [[डिफोमोर्फिज्म समूह]] की संरचना। क्योंकि इन मोटे गुणों में से कई अमूर्त बीजगणित पर कब्जा कर सकते हैं, विभेदक टोपोलॉजी का [[बीजगणितीय टोपोलॉजी]] से मजबूत संबंध है।<ref>[[Raoul Bott|Bott, R.]] and Tu, L.W., 1982. Differential forms in algebraic topology (Vol. 82, pp. xiv+-331). New York: Springer.</ref>
गणित में, '''अवकल [[टोपोलॉजी|सांस्थितिकी]]''' संस्थितिविज्ञान गुणों और [[चिकनी संरचना|निर्विघ्न विविध]] के निर्विघ्न संरचना{{efn|A ''smooth property'' of a manifold is any property preserved up to [[diffeomorphism]]. This does not include certain [[geometry|geometric]] properties such as distances between points or volume, which depend on a further choice of [[Riemannian metric]] and are only invariant up to [[isometry]].}} से संबंधित क्षेत्र है। इस अर्थ में अवकल सांस्थितिकी [[अंतर ज्यामिति|अवकल ज्यामिति]] के निकट से संबंधित क्षेत्र से अलग है, जो आकार, दूरी और कठोर आकार के विचारों सहित निर्विघ्न विविध के ज्यामितीय गुणों से संबंधित है। तुलनात्मक अवकल सांस्थितिकी स्थूलतर गुणों से संबंधित है, जैसे कि विविध में रन्ध्र की संख्या, इसका [[होमोटॉपी प्रकार|समस्थेयता प्रकार]], या इसके [[डिफोमोर्फिज्म समूह]] की संरचना है। क्योंकि इनमें से कई स्थूलतर  गुणों को बीजगणितीय रूप से अधिकृत किया जा सकता है, अवकल सांस्थितिकी का [[बीजगणितीय टोपोलॉजी|बीजगणितीय सांस्थितिकी]] से मजबूत संबंध है।<ref>[[Raoul Bott|Bott, R.]] and Tu, L.W., 1982. Differential forms in algebraic topology (Vol. 82, pp. xiv+-331). New York: Springer.</ref>
[[Image:3D-Cylinder with handle and torus with hole.png|thumb|right|[[टोरस्र्स]] पर ऊंचाई समारोह का [[मोर्स सिद्धांत]] इसके होमोटॉपी प्रकार का वर्णन कर सकता है।]]डिफरेंशियल टोपोलॉजी के क्षेत्र का केंद्रीय लक्ष्य [[डिफियोमोर्फिज्म]] तक सभी स्मूथ मैनिफोल्ड्स का [[वर्गीकरण प्रमेय]] है। चूँकि डायमेंशन डिफियोमॉर्फिज्म प्रकार तक चिकने मैनिफोल्ड्स का एक अपरिवर्तनीय है, इसलिए इस वर्गीकरण का अध्ययन अक्सर प्रत्येक आयाम में अलग-अलग ([[जुड़ा हुआ (टोपोलॉजी)]]) मैनिफोल्ड्स को वर्गीकृत करके किया जाता है:
[[Image:3D-Cylinder with handle and torus with hole.png|thumb|right|[[टोरस्र्स]] पर ऊंचाई समारोह का [[मोर्स सिद्धांत]] इसके समस्थेयता प्रकार का वर्णन कर सकता है।]]अवकल सांस्थितिकी के क्षेत्र का केंद्रीय लक्ष्य [[डिफियोमोर्फिज्म]] तक सभी निर्विघ्न विविध का [[वर्गीकरण प्रमेय]] है। चूँकि आयाम डिफियोमॉर्फिज़्म प्रकार तक निर्विघ्न विविध का अपरिवर्तनीय है, इसलिए इस वर्गीकरण का अध्ययन अधिकांशतः प्रत्येक आयाम में अलग-अलग ([[जुड़ा हुआ (टोपोलॉजी)|जुड़ा हुआ (सांस्थितिकी)]]) विविध को वर्गीकृत करके किया जाता है:


* डाइमेंशन 1 में, डिफियोमोर्फिज्म तक केवल स्मूथ मैनिफोल्ड्स [[घेरा]], [[वास्तविक संख्या रेखा]], और एक [[सीमा (टोपोलॉजी)]], आधा-बंद [[अंतराल (गणित)]] की अनुमति देते हैं। <math>[0,1)</math> और पूरी तरह से बंद अंतराल <math>[0,1]</math>.<ref name="milnor">Milnor, J. and Weaver, D.W., 1997. Topology from the differentiable viewpoint. Princeton university press.</ref>
* आयाम 1 में, डिफियोमोर्फिज्म तक एकमात्र निर्विघ्न विविध [[घेरा|वृत्त]], [[वास्तविक संख्या रेखा]], और एक [[सीमा (टोपोलॉजी)|सीमा (सांस्थितिकी)]], आधा-बंद [[अंतराल (गणित)]] <math>[0,1)</math> और पूरी तरह से बंद अंतराल <math>[0,1]</math> की अनुमति देते हैं।<ref name="milnor">Milnor, J. and Weaver, D.W., 1997. Topology from the differentiable viewpoint. Princeton university press.</ref>
* आयाम 2 में, प्रत्येक [[बंद सतह]] को इसके [[जीनस (टोपोलॉजी)]], छेदों की संख्या (या समतुल्य रूप से इसकी [[यूलर विशेषता]]) द्वारा अलग-अलग आकार में वर्गीकृत किया जाता है, और यह उन्मुख है या नहीं। यह प्रसिद्ध Surface_(टोपोलॉजी)#Classification_of_close_surfaces है।<ref name="leetopological">Lee, J., 2010. Introduction to topological manifolds (Vol. 202). Springer Science & Business Media.</ref><ref name="hirsch">{{cite book |title = Differential Topology|author-link=Morris Hirsch|first = Morris|last = Hirsch|publisher=Springer-Verlag|year=1997|isbn = 978-0-387-90148-0}}</ref> पहले से ही आयाम दो में गैर-कॉम्पैक्ट अंतरिक्ष सतहों का वर्गीकरण कठिन हो जाता है, जैसे कि जैकब की सीढ़ी की सतह जैसे विदेशी स्थानों के अस्तित्व के कारण। याकूब की सीढ़ी।
* आयाम 2 में, प्रत्येक [[बंद सतह|बंद पृष्ट]] को इसके [[जीनस (टोपोलॉजी)|जीनस (सांस्थितिकी)]], रन्ध्र की संख्या (या समतुल्य रूप से इसकी [[यूलर विशेषता]]) द्वारा अलग-अलग आकार में वर्गीकृत किया जाता है, और यह उन्मुख है या नहीं है। यह बंद पृष्ट का प्रसिद्ध वर्गीकरण है।<ref name="leetopological">Lee, J., 2010. Introduction to topological manifolds (Vol. 202). Springer Science & Business Media.</ref><ref name="hirsch">{{cite book |title = Differential Topology|author-link=Morris Hirsch|first = Morris|last = Hirsch|publisher=Springer-Verlag|year=1997|isbn = 978-0-387-90148-0}}</ref>जैकब की सीढ़ी जैसे असाधारण समष्‍टि के अस्तित्व के कारण, पहले से ही आयाम दो में गैर-संहतसमष्‍टि का वर्गीकरण कठिन हो जाता है।
* आयाम 3 में, [[त्वरित पेरेलमैन]] द्वारा सिद्ध किया गया [[विलियम थर्स्टन]] का [[ज्यामितीय अनुमान]], कॉम्पैक्ट थ्री-मैनिफोल्ड्स का आंशिक वर्गीकरण देता है। इस प्रमेय में शामिल है पोंकारे अनुमान, जिसमें कहा गया है कि कोई भी बंद, बस जुड़ा हुआ तीन-कई गुना [[होमियोमॉर्फिक]] (और वास्तव में डिफेओमॉर्फिक) [[3-क्षेत्र]] में है।
* आयाम 3 में, [[त्वरित पेरेलमैन]] द्वारा सिद्ध किया गया [[विलियम थर्स्टन]] का [[ज्यामितीय अनुमान]], सुसंहत थ्री-विविध का आंशिक वर्गीकरण देता है। इस प्रमेय में सम्मिलित है पोंकारे अनुमान, जिसमें कहा गया है कि कोई भी बंद, बस जुड़ा हुआ तीन-कई गुना [[होमियोमॉर्फिक]] (और वास्तव में डिफेओमॉर्फिक) [[3-क्षेत्र]] में है।


  [[File:Cobordism.svg|thumb|एक [[coboardism]] (डब्ल्यू; एम, एन), जो एक भिन्नता की धारणा को सामान्यीकृत करता है।]]आयाम 4 से शुरू होकर, वर्गीकरण दो कारणों से अधिक कठिन हो जाता है।<ref>Scorpan, A., 2005. The wild world of 4-manifolds. American Mathematical Soc..</ref><ref>Freed, D.S. and Uhlenbeck, K.K., 2012. Instantons and four-manifolds (Vol. 1). Springer Science & Business Media.</ref> सबसे पहले, प्रत्येक सूक्ष्म रूप से प्रस्तुत समूह समूह कुछ [[4-कई गुना]] के [[मौलिक समूह]] के रूप में प्रकट होता है, और चूंकि मौलिक समूह एक भिन्न-रूपवाद अपरिवर्तनीय है, यह 4-कई गुना के वर्गीकरण को कम से कम उतना ही कठिन बना देता है जितना कि सूक्ष्म रूप से प्रस्तुत समूहों का वर्गीकरण। समूहों के लिए शाब्दिक समस्या से, जो [[रुकने की समस्या]] के समतुल्य है, ऐसे समूहों को वर्गीकृत करना असंभव है, इसलिए एक पूर्ण सामयिक वर्गीकरण असंभव है। दूसरे, आयाम चार में शुरुआत से चिकनी मैनिफोल्ड्स होना संभव है जो होमियोमॉर्फिक हैं, लेकिन विशिष्ट, गैर-डिफियोमॉर्फिक चिकनी संरचनाओं के साथ। यूक्लिडियन अंतरिक्ष के लिए भी यह सच है <math>\mathbb{R}^4</math>, जो कई विदेशी R4|विदेशी को स्वीकार करता है <math>\mathbb{R}^4</math>संरचनाएं। इसका मतलब यह है कि आयाम 4 और उच्चतर में अंतर टोपोलॉजी का अध्ययन [[टोपोलॉजिकल मैनिफोल्ड]]्स के नियमित निरंतर टोपोलॉजी के दायरे के बाहर वास्तव में उपकरण का उपयोग करना चाहिए। डिफरेंशियल टोपोलॉजी में केंद्रीय खुली समस्याओं में से एक सामान्यीकृत पॉइनकेयर अनुमान है। चार-आयामी चिकनी पॉइंकेयर अनुमान, जो पूछता है कि क्या हर चिकनी 4-कई गुना जो 4-क्षेत्र के लिए होमोमोर्फिक है, वह भी इसके लिए भिन्न है। यही है, क्या [[4-गोला]] केवल एक [[विदेशी क्षेत्र]] को स्वीकार करता है? उपरोक्त वर्गीकरण के परिणामों से यह अनुमान आयाम 1, 2 और 3 में सत्य है, लेकिन [[मिलनोर क्षेत्र]]ों के कारण आयाम 7 में गलत माना जाता है।
  [[File:Cobordism.svg|thumb|एक [[coboardism|कोबोअरडिस्म]] (डब्ल्यू; एम, एन), जो एक भिन्नता की धारणा को सामान्यीकृत करता है।]]आयाम 4 से प्रारंभ होकर, वर्गीकरण दो कारणों से अधिक कठिन हो जाता है।<ref>Scorpan, A., 2005. The wild world of 4-manifolds. American Mathematical Soc..</ref><ref>Freed, D.S. and Uhlenbeck, K.K., 2012. Instantons and four-manifolds (Vol. 1). Springer Science & Business Media.</ref> सबसे पहले, प्रत्येक परिमित रूप से प्रस्तुत समूह कुछ [[4-कई गुना|4-विविध]] के [[मौलिक समूह]] के रूप में प्रकट होता है, और चूंकि मौलिक समूह अवकल-रूपवाद अपरिवर्तनीय है, यह 4-विविध के वर्गीकरण को कम से कम जटिल रूप से प्रस्तुत समूहों के वर्गीकरण के रूप में कठिन बना देता है। समूहों के लिए शाब्दिक समस्या से, जो [[रुकने की समस्या|हॉल्टिंग प्रॉब्लम]] के समतुल्य है, ऐसे समूहों को वर्गीकृत करना असंभव है, इसलिए पूर्ण सामयिक वर्गीकरण असंभव है। दूसरे, आयाम चार में प्रारंभिक से निर्विघ्न विविध होना संभव है जो होमियोमॉर्फिक हैं, लेकिन विशिष्ट, गैर-डिफियोमॉर्फिक निर्विघ्न संरचनाओं के साथ संभव है। यूक्लिडियन समष्‍टि <math>\mathbb{R}^4</math> के लिए भी यह सच है, जो कई असाधारण <math>\mathbb{R}^4</math> संरचनाएं को स्वीकार करता है। इसका मतलब यह है कि आयाम 4 और उच्चतर में अवकल सांस्थितिकी का अध्ययन [[टोपोलॉजिकल मैनिफोल्ड|संस्थितिविज्ञान विविध]] के नियमित निरंतर सांस्थितिकी के दायरे के बाहर वास्तव में उपकरण का उपयोग करना चाहिए। अवकल सांस्थितिकी में केंद्रीय खुली समस्याओं में से एक चार-आयामी निर्विघ्न पोंकारे अनुमान है, जो पूछता है कि क्या हर निर्विघ्न 4-विविध जो कि 4-क्षेत्र के लिए होमोमोर्फिक है, वह भी इसके लिए भिन्न है। अर्थात्, क्या [[4-गोला|4-क्षेत्र]] केवल [[विदेशी क्षेत्र|निर्विघ्न संरचना]] को स्वीकार करता है? उपरोक्त वर्गीकरण के परिणामों से यह अनुमान आयाम 1, 2 और 3 में सत्य है, लेकिन [[मिलनोर क्षेत्र]] के कारण आयाम 7 में गलत माना जाता है।


स्मूथ मैनिफोल्ड्स के डिफरेंशियल टोपोलॉजी का अध्ययन करने के लिए महत्वपूर्ण उपकरणों में इस तरह के मैनिफोल्ड्स के स्मूथ [[टोपोलॉजिकल इनवेरिएंट]]्स का निर्माण शामिल है, जैसे कि [[डॉ कहलमज गर्भाशय]] या [[चौराहे का रूप (4-कई गुना)]]4-मैनिफोल्ड), साथ ही स्मूथेबल टोपोलॉजिकल कंस्ट्रक्शन, जैसे कि स्मूथ [[शल्य चिकित्सा सिद्धांत]] या सह-वादों का निर्माण। मोर्स थ्योरी एक महत्वपूर्ण उपकरण है जो मैनिफोल्ड पर अलग-अलग कार्यों के [[महत्वपूर्ण बिंदु (गणित)]] पर विचार करके चिकनी मैनिफोल्ड्स का अध्ययन करता है, यह प्रदर्शित करता है कि मैनिफोल्ड की चिकनी संरचना उपलब्ध उपकरणों के सेट में कैसे प्रवेश करती है।<ref>Milnor, J., 2016. Morse Theory.(AM-51), Volume 51. Princeton university press.</ref> कई बार अधिक ज्यामितीय या विश्लेषणात्मक तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है, एक [[रिमेंनियन मीट्रिक]] के साथ एक चिकनी कई गुना लैस करके या उस पर एक [[अंतर समीकरण]] का अध्ययन करके। यह सुनिश्चित करने के लिए ध्यान रखा जाना चाहिए कि परिणामी जानकारी अतिरिक्त संरचना के इस विकल्प के प्रति असंवेदनशील है, और इसलिए वास्तव में अंतर्निहित चिकनी कई गुना के केवल टोपोलॉजिकल गुणों को दर्शाती है। उदाहरण के लिए, हॉज_थ्योरी डी राम कोहोलॉजी की एक ज्यामितीय और विश्लेषणात्मक व्याख्या प्रदान करता है, और [[साइमन डोनाल्डसन]] द्वारा [[गेज सिद्धांत (गणित)]] का उपयोग केवल जुड़े 4-कई गुनाओं के प्रतिच्छेदन रूप के बारे में तथ्यों को साबित करने के लिए किया गया था।<ref>Donaldson, S.K., Donaldson, S.K. and Kronheimer, P.B., 1997. The geometry of four-manifolds. Oxford university press.</ref> कुछ मामलों में समकालीन भौतिकी की तकनीकें दिखाई दे सकती हैं, जैसे [[टोपोलॉजिकल क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत]], जिसका उपयोग चिकनी जगहों के टोपोलॉजिकल इनवेरिएंट की गणना करने के लिए किया जा सकता है।
निर्विघ्न विविध के अवकल सांस्थितिकी का अध्ययन करने के लिए महत्वपूर्ण उपकरणों में इस तरह के विविध के निर्विघ्न [[टोपोलॉजिकल इनवेरिएंट|संस्थितिविज्ञान निश्चर]] का निर्माण सम्मिलित है, जैसे कि [[डॉ कहलमज गर्भाशय|डे रहं कोहोलॉजी]] या [[चौराहे का रूप (4-कई गुना)|इंटरसेक्शन फॉर्म]] साथ ही सहज संस्थितिविज्ञान निर्माण, जैसे कि निर्विघ्न [[शल्य चिकित्सा सिद्धांत|सर्जरी थ्योरी]] या कोबोर्डिज्म का निर्माण है। मोर्स थ्योरी एक महत्वपूर्ण उपकरण है जो विविध पर अलग-अलग कार्यों के [[महत्वपूर्ण बिंदु (गणित)]] पर विचार करके निर्विघ्न विविध का अध्ययन करता है, यह प्रदर्शित करता है कि विविध की निर्विघ्न संरचना उपलब्ध उपकरणों के सेट में कैसे प्रवेश करती है।<ref>Milnor, J., 2016. Morse Theory.(AM-51), Volume 51. Princeton university press.</ref> कई बार अधिक ज्यामितीय या विश्लेषणात्मक तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है, एक [[रिमेंनियन मीट्रिक]] के साथ निर्विघ्न विविध सज्जित करके या उस पर [[अंतर समीकरण|अवकल समीकरण]] का अध्ययन करके किया जाता है। यह सुनिश्चित करने के लिए ध्यान रखा जाना चाहिए कि परिणामी जानकारी अतिरिक्त संरचना के इस विकल्प के प्रति असंवेदनशील है, और इसलिए वास्तव में अंतर्निहित निर्विघ्न विविध के केवल संस्थितिविज्ञान गुणों को दर्शाती है। उदाहरण के लिए, हॉज प्रमेय डी रम कोहोलॉजी की ज्यामितीय और विश्लेषणात्मक व्याख्या प्रदान करता है, और [[साइमन डोनाल्डसन]] द्वारा [[गेज सिद्धांत (गणित)]] का उपयोग सरल रूप से जुड़े 4-कई गुनाओं के प्रतिच्छेदन रूप के बारे में तथ्यों को साबित करने के लिए किया गया था। [8] कुछ मामलों में समकालीन भौतिकी की तकनीकें दिखाई दे सकती हैं, जैसे [[टोपोलॉजिकल क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत|संस्थितिविज्ञान क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत]], जिसका उपयोग निर्विघ्न जगहों के संस्थितिविज्ञान निश्चर की गणना करने के लिए किया जा सकता है।


डिफरेंशियल टोपोलॉजी में प्रसिद्ध प्रमेय में [[व्हिटनी एम्बेडिंग प्रमेय]], [[बालों वाली गेंद प्रमेय]], हॉपफ प्रमेय, पॉइंकेयर-हॉप प्रमेय, डोनाल्डसन के प्रमेय और पोंकारे अनुमान शामिल हैं।
अवकल सांस्थितिकी में प्रसिद्ध प्रमेय में [[व्हिटनी एम्बेडिंग प्रमेय]], [[बालों वाली गेंद प्रमेय]], हॉपफ प्रमेय, पॉइंकेयर-हॉप प्रमेय, डोनाल्डसन के प्रमेय और पोंकारे अनुमान सम्मिलित हैं।


== विवरण ==
== विवरण ==
डिफरेंशियल टोपोलॉजी उन गुणों और संरचनाओं पर विचार करती है जिन्हें परिभाषित करने के लिए मैनिफोल्ड पर केवल एक चिकनी संरचना की आवश्यकता होती है। चिकनी मैनिफोल्ड्स अतिरिक्त ज्यामितीय संरचनाओं के साथ मैनिफोल्ड्स की तुलना में 'नरम' हैं, जो कुछ प्रकार के तुल्यता और [[विरूपण सिद्धांत]] के अवरोधों के रूप में कार्य कर सकते हैं जो विभेदक टोपोलॉजी में मौजूद हैं। उदाहरण के लिए, आयतन और [[रीमानियन वक्रता]] [[अपरिवर्तनीय (गणित)]] हैं जो एक ही चिकने कई गुना पर अलग-अलग ज्यामितीय संरचनाओं को अलग कर सकते हैं - अर्थात, कुछ कई गुना आसानी से समतल कर सकते हैं, लेकिन इसके लिए अंतरिक्ष को विकृत करने और वक्रता या आयतन को प्रभावित करने की आवश्यकता हो सकती है।
अवकल सांस्थितिकी उन गुणों और संरचनाओं पर विचार करती है जिन्हें परिभाषित करने के लिए विविध पर केवल एक निर्विघ्न संरचना की आवश्यकता होती है। निर्विघ्न विविध अतिरिक्त ज्यामितीय संरचनाओं के साथ विविध की तुलना में 'नरम' हैं, जो कुछ प्रकार के समकक्षों और [[विरूपण सिद्धांत|विकृतियों]] के लिए अवरोधों के रूप में कार्य कर सकते हैं जो अवकल सांस्थितिकी में मौजूद हैं। उदाहरण के लिए, आयतन और [[रीमानियन वक्रता]] [[अपरिवर्तनीय (गणित)]] हैं जो एक ही निर्विघ्न विविध पर अलग-अलग ज्यामितीय संरचनाओं को अलग कर सकते हैं - अर्थात, कुछ विविध को आसानी से "समतल" किया जा सकता है, लेकिन इसके लिए समष्‍टि को विकृत करने और वक्रता या आयतन को प्रभावित करने की आवश्यकता हो सकती है। आवश्यकता है।
{{Citation needed|date=August 2020}}
दूसरी ओर, स्मूथ मैनिफोल्ड्स, टोपोलॉजिकल मैनिफोल्ड्स की तुलना में अधिक कठोर होते हैं। [[जॉन मिल्नोर]] ने पाया कि कुछ क्षेत्रों में एक से अधिक चिकनी संरचना होती है - विदेशी क्षेत्र और डोनाल्डसन की प्रमेय देखें। [[मिशेल कर्वायर]] ने बिना किसी चिकनी संरचना के टोपोलॉजिकल मैनिफोल्ड का प्रदर्शन किया।<ref name="Kervaire">{{harvnb|Kervaire|1960}}</ref> चिकने कई गुना सिद्धांत के कुछ निर्माण, जैसे [[स्पर्शरेखा बंडल]]ों का अस्तित्व,<ref name="lashof">{{harvnb|Lashof|1972}}</ref> बहुत अधिक काम के साथ टोपोलॉजिकल सेटिंग में किया जा सकता है, और अन्य नहीं कर सकते।


डिफरेंशियल टोपोलॉजी में मुख्य विषयों में से एक है मैनिफोल्ड्स के बीच विशेष प्रकार की चिकनी मैपिंग का अध्ययन, अर्थात् [[विसर्जन (गणित)]] और जलमग्न (गणित), और [[ट्रांसवर्सलिटी (गणित)]] के माध्यम से सबमनीफोल्ड्स के चौराहों का अध्ययन। अधिक आम तौर पर किसी को चिकनी मैनिफोल्ड्स के गुणों और इनवेरिएंट्स में दिलचस्पी होती है, जो [[डिफियोमॉर्फिज्म]] द्वारा किए जाते हैं, एक अन्य विशेष प्रकार की चिकनी मैपिंग। मोर्स थ्योरी डिफरेंशियल टोपोलॉजी की एक और शाखा है, जिसमें जैकोबियन मैट्रिक्स के [[रैंक (अंतर टोपोलॉजी)]] में परिवर्तन और एक फ़ंक्शन के निर्धारक से कई गुना के बारे में टोपोलॉजिकल जानकारी का पता लगाया जाता है।
दूसरी ओर, निर्विघ्न विविध, संस्थितिविज्ञान विविध की तुलना में अधिक कठोर होते हैं। [[जॉन मिल्नोर]] ने पाया कि कुछ क्षेत्रों में एक से अधिक निर्विघ्न संरचना होती है - असाधारण क्षेत्र और डोनाल्डसन की प्रमेय देखें। [[मिशेल कर्वायर]] ने बिना किसी निर्विघ्न संरचना के संस्थितिविज्ञान विविध का प्रदर्शन किया हैं।<ref name="Kervaire">{{harvnb|Kervaire|1960}}</ref> निर्विघ्न विविध सिद्धांत के कुछ निर्माण, जैसे कि [[स्पर्शरेखा बंडल|स्पर्शरेखा बंडलों]] का अस्तित्व,<ref name="lashof">{{harvnb|Lashof|1972}}</ref> बहुत अधिक काम के साथ संस्थितिविज्ञान सेटिंग में किया जा सकता है, और अन्य नहीं कर सकते है।


डिफरेंशियल टोपोलॉजी विषयों की सूची के लिए, निम्नलिखित संदर्भ देखें: डिफरेंशियल ज्योमेट्री विषयों की सूची।
अवकल सांस्थितिकी में मुख्य विषयों में से एक है विविध के बीच विशेष प्रकार की निर्विघ्न प्रतिचित्रण का अध्ययन, अर्थात् [[विसर्जन (गणित)]] और जलमग्न (गणित), और [[ट्रांसवर्सलिटी (गणित)]] के माध्यम से सबमनीफोल्ड्स के चौराहों का अध्ययन। अधिक सामान्यतः किसी को निर्विघ्न विविध के गुणों और निश्चर में दिलचस्पी होती है, जो [[डिफियोमॉर्फिज्म]] द्वारा किए जाते हैं, एक अन्य विशेष प्रकार की निर्विघ्न प्रतिचित्रण। मोर्स थ्योरी अवकल सांस्थितिकी की एक और शाखा है, जिसमें एक फ़ंक्शन के जैकोबियन के [[रैंक (अंतर टोपोलॉजी)|रैंक (अवकल सांस्थितिकी)]] में परिवर्तन से विविध के बारे में संस्थितिविज्ञान जानकारी का पता लगाया जाता है।


== डिफरेंशियल टोपोलॉजी बनाम डिफरेंशियल ज्योमेट्री ==
अवकल सांस्थितिकी विषयों की सूची के लिए, निम्नलिखित संदर्भ देखें: अवकल ज्यामिति विषयों की सूची हैं।
{{details|Geometry and topology}}
डिफरेंशियल टोपोलॉजी और डिफरेंशियल ज्योमेट्री को सबसे पहले उनकी समानता से पहचाना जाता है। वे दोनों मुख्य रूप से अलग-अलग मैनिफोल्ड्स के गुणों का अध्ययन करते हैं, कभी-कभी उन पर लगाए गए विभिन्न संरचनाओं के साथ।


[[File:Mug_and_Torus_morph.gif|thumb|डोनट के आकार में बदलते कॉफी कप का एनिमेशन]]एक प्रमुख अंतर उन समस्याओं की प्रकृति में निहित है जिन्हें प्रत्येक विषय संबोधित करने का प्रयास करता है। एक नजर में,<ref name="hirsch" />डिफरेंशियल टोपोलॉजी मुख्य रूप से उन समस्याओं का अध्ययन करके डिफरेंशियल ज्योमेट्री से खुद को अलग करती है जो स्वाभाविक रूप से वैश्विक हैं। कॉफी कप और डोनट के उदाहरण पर विचार करें। विभेदक टोपोलॉजी के दृष्टिकोण से, डोनट और कॉफी कप समान हैं (एक मायने में)। हालांकि, यह एक अंतर्निहित वैश्विक दृष्टिकोण है, क्योंकि डिफरेंशियल टोपोलॉजिस्ट के पास यह बताने का कोई तरीका नहीं है कि दोनों वस्तुओं में से किसी एक के सिर्फ एक छोटे (स्थानीय) टुकड़े को देखकर (इस अर्थ में) समान हैं या नहीं। उनके पास प्रत्येक संपूर्ण (वैश्विक) वस्तु तक पहुंच होनी चाहिए।
== अवकल सांस्थितिकी बनाम अवकल ज्यामिति ==
{{details|ज्यामिति और टोपोलॉजी}}
अवकल सांस्थितिकी और अवकल ज्यामिति को सबसे पहले उनकी समानता से पहचाना जाता है। वे दोनों मुख्य रूप से अलग-अलग विविध के गुणों का अध्ययन करते हैं, कभी-कभी उन पर लगाए गए विभिन्न संरचनाओं के साथ करते हैं।


विभेदक ज्यामिति के दृष्टिकोण से, कॉफी कप और डोनट अलग-अलग हैं क्योंकि कॉफी कप को इस तरह घुमाना असंभव है कि इसकी कॉन्फ़िगरेशन डोनट से मेल खाती है। यह समस्या के बारे में सोचने का एक वैश्विक तरीका भी है। लेकिन एक महत्वपूर्ण अंतर यह है कि इसे तय करने के लिए जियोमीटर को संपूर्ण वस्तु की आवश्यकता नहीं होती है। उदाहरण के लिए, हैंडल के एक छोटे से टुकड़े को देखकर, वे यह तय कर सकते हैं कि कॉफी कप डोनट से अलग है क्योंकि डोनट के किसी भी टुकड़े की तुलना में हैंडल पतला (या अधिक घुमावदार) है।
[[File:Mug_and_Torus_morph.gif|thumb|डोनट के आकार में बदलते कॉफी कप का एनिमेशन]]एक प्रमुख अवकल उन समस्याओं की प्रकृति में निहित है जिन्हें प्रत्येक विषय संबोधित करने का प्रयास करता है। एक दृष्टिकोण में,<ref name="hirsch" /> अवकल सांस्थितिकी मुख्य रूप से उन समस्याओं का अध्ययन करके अवकल ज्यामिति से खुद को अलग करती है जो स्वाभाविक रूप से वैश्विक हैं। जैसे कॉफी कप और डोनट के उदाहरण पर विचार कर सकते है। अवकल सांस्थितिकी के दृष्टिकोण से, डोनट और कॉफी कप समान हैं (एक मायने में)। हालांकि, यह अंतर्निहित वैश्विक दृष्टिकोण है, क्योंकि अवकल टोपोलॉजिस्ट के पास यह बताने का कोई तरीका नहीं है कि दोनों वस्तुओं में से किसी एक के सिर्फ छोटे (स्थानीय) टुकड़े को देखकर (इस अर्थ में) समान हैं या नहीं हैं। उनके पास प्रत्येक संपूर्ण (वैश्विक) वस्तु तक पहुंच होनी चाहिए।


इसे संक्षिप्त रूप से रखने के लिए, विभेदक टोपोलॉजी मैनिफोल्ड्स पर संरचनाओं का अध्ययन करती है, एक अर्थ में, कोई दिलचस्प स्थानीय संरचना नहीं है। डिफरेंशियल ज्योमेट्री मैनिफोल्ड्स पर संरचनाओं का अध्ययन करती है जिसमें एक दिलचस्प स्थानीय (या कभी-कभी अपरिमेय) संरचना होती है।
अवकल ज्यामिति के दृष्टिकोण से, कॉफी कप और डोनट अलग-अलग हैं क्योंकि कॉफी कप को इस तरह घुमाना असंभव है कि इसकी समाकृति डोनट से मेल खाती है। यह समस्या के बारे में सोचने का वैश्विक तरीका भी है। लेकिन महत्वपूर्ण अवकल यह है कि इसे तय करने के लिए जियोमीटर को संपूर्ण वस्तु की आवश्यकता नहीं होती है। उदाहरण के लिए, हैंडल के छोटे से टुकड़े को देखकर, वे यह तय कर सकते हैं कि कॉफी कप डोनट से अलग है क्योंकि डोनट के किसी भी टुकड़े की तुलना में हैंडल पतला (या अधिक घुमावदार) है।


अधिक गणितीय रूप से, उदाहरण के लिए, एक ही आयाम के दो कई गुनाओं के बीच एक भिन्नता के निर्माण की समस्या स्वाभाविक रूप से वैश्विक है क्योंकि स्थानीय रूप से दो ऐसे कई गुना हमेशा अलग-अलग होते हैं। इसी तरह, अलग-अलग मैपिंग के तहत अपरिवर्तनीय कई गुना पर मात्रा की गणना करने की समस्या स्वाभाविक रूप से वैश्विक है, क्योंकि कोई भी स्थानीय आविष्कार इस अर्थ में तुच्छ होगा कि यह पहले से ही टोपोलॉजी में प्रदर्शित होता है <math>\R^n</math>. इसके अलावा, डिफरेंशियल टोपोलॉजी खुद को डिफियोमोर्फिज्म के अध्ययन तक ही सीमित नहीं रखती है। उदाहरण के लिए, [[सहानुभूतिपूर्ण टोपोलॉजी]]-डिफरेंशियल टोपोलॉजी की एक [[सिंपलेक्टिक मैनिफोल्ड]] के वैश्विक गुणों का अध्ययन करती है। डिफरेंशियल ज्योमेट्री खुद को समस्याओं से संबंधित करती है - जो स्थानीय या वैश्विक हो सकती है - जिसमें हमेशा कुछ गैर-तुच्छ स्थानीय गुण होते हैं। इस प्रकार डिफरेंशियल ज्योमेट्री एक [[कनेक्शन (गणित)]], एक मेट्रिक (गणित) (जो रीमैनियन मेट्रिक, [[छद्म-रीमैनियन मीट्रिक]]|स्यूडो-रीमैनियन, या [[फिन्सलर मीट्रिक]]) हो सकता है, से लैस डिफरेंशियल मैनिफोल्ड्स का अध्ययन कर सकता है, एक विशेष प्रकार का [[फ्रोबेन का एकीकरण सिद्धांत]] (जैसे) एक [[सीआर संरचना]] के रूप में), और इसी तरह।
इसे संक्षिप्त रूप से रखने के लिए, अवकल सांस्थितिकी विविध पर संरचनाओं का अध्ययन करती है, एक अर्थ में, कोई दिलचस्प स्थानीय संरचना नहीं है। अवकल ज्यामिति विविध पर संरचनाओं का अध्ययन करती है जिसमें दिलचस्प स्थानीय (या कभी-कभी अपरिमेय) संरचना होती है।


विभेदक ज्यामिति और विभेदक टोपोलॉजी के बीच यह अंतर धुंधला है, हालांकि, विशेष रूप से एक बिंदु पर [[स्पर्शरेखा स्थान]] जैसे स्थानीय डिफियोमोर्फिज्म इनवेरिएंट से संबंधित प्रश्नों में। डिफरेंशियल टोपोलॉजी भी इन जैसे सवालों से संबंधित है, जो विशेष रूप से डिफरेंशियल मैपिंग के गुणों से संबंधित हैं <math>\R^n</math> (उदाहरण के लिए स्पर्शरेखा बंडल, [[जेट (गणित)]], [[व्हिटनी विस्तार प्रमेय]], और आगे)।
अधिक गणितीय रूप से, उदाहरण के लिए, एक ही आयाम के दो कई गुनाओं के बीच एक भिन्नता के निर्माण की समस्या स्वाभाविक रूप से वैश्विक है क्योंकि स्थानीय रूप से दो ऐसे विविध हमेशा अलग-अलग होते हैं। इसी तरह, अलग-अलग प्रतिचित्रण के तहत अपरिवर्तनीय विविध पर मात्रा की गणना करने की समस्या स्वाभाविक रूप से वैश्विक है, क्योंकि कोई भी स्थानीय आविष्कार इस अर्थ में तुच्छ होगा कि यह पहले से ही सांस्थितिकी में प्रदर्शित होता है <math>\R^n</math>। इसके अलावा, अवकल सांस्थितिकी खुद को डिफियोमोर्फिज्म के अध्ययन तक ही सीमित नहीं रखती है। उदाहरण के लिए, [[सहानुभूतिपूर्ण टोपोलॉजी|सिम्प्लेक्टिक सांस्थितिकी]] अवकल सांस्थितिकी की उपशाखा- [[सिंपलेक्टिक मैनिफोल्ड|सिंपलेक्टिक विविध]] के वैश्विक गुणों का अध्ययन करती है। अवकल ज्यामिति खुद को समस्याओं से संबंधित करती है - जो स्थानीय या वैश्विक हो सकती है - जिसमें हमेशा कुछ गैर-तुच्छ स्थानीय गुण होते हैं। इस प्रकार अवकल ज्यामिति [[कनेक्शन (गणित)]], से सज्जित अवकल विविध का अध्ययन कर सकती है, मीट्रिक (जो कि[[छद्म-रीमैनियन मीट्रिक|रीमैनियन, स्यूडो-रीमैनियन]] या [[फिन्सलर मीट्रिक]] हो सकता है), विशेष प्रकार का वितरण (जैसे सीआर संरचना), और इसी तरह है।
 
अवकल ज्यामिति और अवकल सांस्थितिकी के बीच यह अवकल धुंधला है, हालांकि, विशेष रूप से बिंदु पर [[स्पर्शरेखा स्थान|स्पर्शरेखा समष्‍टि]] जैसे स्थानीय डिफियोमोर्फिज्म निश्चर से संबंधित प्रश्नों में है। अवकल सांस्थितिकी भी इन जैसे सवालों से संबंधित है, जो विशेष रूप से अवकल प्रतिचित्रण <math>\R^n</math> के गुणों से संबंधित हैं (उदाहरण के लिए स्पर्शरेखा बंडल, [[जेट (गणित)]], [[व्हिटनी विस्तार प्रमेय]], और आगे)।


भेद सार शब्दों में संक्षिप्त है:
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* डिफरेंशियल टोपोलॉजी मैनिफोल्ड्स पर संरचनाओं के (अतिसूक्ष्म, स्थानीय और वैश्विक) गुणों का अध्ययन है जिसमें केवल मामूली [[मोडुली स्पेस]] होता है।
* अवकल सांस्थितिकी विविध पर संरचनाओं के (अनंत, स्थानीय और वैश्विक) गुणों का अध्ययन है, जिसमें केवल तुच्छ स्थानीय [[मोडुली स्पेस]] होती है।
*डिफरेंशियल ज्योमेट्री मैनिफोल्ड्स पर संरचनाओं का ऐसा अध्ययन है जिसमें एक या एक से अधिक गैर-तुच्छ स्थानीय मोडुली होते हैं।
*अवकल ज्यामिति विविध पर संरचनाओं का ऐसा अध्ययन है जिसमें एक या एक से अधिक गैर-तुच्छ स्थानीय मोडुली होते हैं।


== यह भी देखें ==
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* अंतर ज्यामिति विषयों की सूची
* अवकल ज्यामिति विषयों की सूची
* [[डिफरेंशियल ज्योमेट्री और टोपोलॉजी की शब्दावली]]
* [[डिफरेंशियल ज्योमेट्री और टोपोलॉजी की शब्दावली|अवकल ज्यामिति और सांस्थितिकी की शब्दावली]]
* गणित में प्रकाशनों की सूची#विभेदक ज्यामिति
* अवकल ज्यामिति में महत्वपूर्ण प्रकाशन
* गणित में प्रकाशनों की सूची#विभेदक टोपोलॉजी
* अवकल सांस्थितिकी में महत्वपूर्ण प्रकाशन
* [[घुमावदार स्पेसटाइम के गणित का मूल परिचय]]
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== संदर्भ ==
== संदर्भ ==
*{{cite book |title = A First Course in Geometric Topology and Differential Geometry| url=https://archive.org/details/firstcourseingeo0000bloc| url-access=registration|first = Ethan D.|last = Bloch | year = 1996 |location=Boston |publisher=Birkhäuser |isbn=978-0-8176-3840-5 }}
*{{cite book |title = A First Course in Geometric Topology and Differential Geometry| url=https://archive.org/details/firstcourseingeo0000bloc| url-access=registration|first = Ethan D.|last = Bloch | year = 1996 |location=Boston |publisher=Birkhäuser |isbn=978-0-8176-3840-5 }}
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*{{cite journal|last=Lashof|first=Richard|author-link=Richard Lashof|title=The Tangent Bundle of a Topological Manifold|journal=[[American Mathematical Monthly]]|date=Dec 1972|volume=79|issue=10|pages=1090–1096|jstor=2317423|doi=10.2307/2317423}}
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*{{cite journal|last=Kervaire|first=Michel A.|author-link=Michel Kervaire|title=A manifold which does not admit any differentiable structure|journal=[[Commentarii Mathematici Helvetici]]|date=Dec 1960|volume=34|issue=1|pages=257–270|doi=10.1007/BF02565940}}
*{{cite journal|last=Kervaire|first=Michel A.|author-link=Michel Kervaire|title=A manifold which does not admit any differentiable structure|journal=[[Commentarii Mathematici Helvetici]]|date=Dec 1960|volume=34|issue=1|pages=257–270|doi=10.1007/BF02565940}}
== बाहरी संबंध ==
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Latest revision as of 12:08, 28 August 2023

गणित में, अवकल सांस्थितिकी संस्थितिविज्ञान गुणों और निर्विघ्न विविध के निर्विघ्न संरचना[lower-alpha 1] से संबंधित क्षेत्र है। इस अर्थ में अवकल सांस्थितिकी अवकल ज्यामिति के निकट से संबंधित क्षेत्र से अलग है, जो आकार, दूरी और कठोर आकार के विचारों सहित निर्विघ्न विविध के ज्यामितीय गुणों से संबंधित है। तुलनात्मक अवकल सांस्थितिकी स्थूलतर गुणों से संबंधित है, जैसे कि विविध में रन्ध्र की संख्या, इसका समस्थेयता प्रकार, या इसके डिफोमोर्फिज्म समूह की संरचना है। क्योंकि इनमें से कई स्थूलतर गुणों को बीजगणितीय रूप से अधिकृत किया जा सकता है, अवकल सांस्थितिकी का बीजगणितीय सांस्थितिकी से मजबूत संबंध है।[1]

टोरस्र्स पर ऊंचाई समारोह का मोर्स सिद्धांत इसके समस्थेयता प्रकार का वर्णन कर सकता है।

अवकल सांस्थितिकी के क्षेत्र का केंद्रीय लक्ष्य डिफियोमोर्फिज्म तक सभी निर्विघ्न विविध का वर्गीकरण प्रमेय है। चूँकि आयाम डिफियोमॉर्फिज़्म प्रकार तक निर्विघ्न विविध का अपरिवर्तनीय है, इसलिए इस वर्गीकरण का अध्ययन अधिकांशतः प्रत्येक आयाम में अलग-अलग (जुड़ा हुआ (सांस्थितिकी)) विविध को वर्गीकृत करके किया जाता है:

एक कोबोअरडिस्म (डब्ल्यू; एम, एन), जो एक भिन्नता की धारणा को सामान्यीकृत करता है।

आयाम 4 से प्रारंभ होकर, वर्गीकरण दो कारणों से अधिक कठिन हो जाता है।[5][6] सबसे पहले, प्रत्येक परिमित रूप से प्रस्तुत समूह कुछ 4-विविध के मौलिक समूह के रूप में प्रकट होता है, और चूंकि मौलिक समूह अवकल-रूपवाद अपरिवर्तनीय है, यह 4-विविध के वर्गीकरण को कम से कम जटिल रूप से प्रस्तुत समूहों के वर्गीकरण के रूप में कठिन बना देता है। समूहों के लिए शाब्दिक समस्या से, जो हॉल्टिंग प्रॉब्लम के समतुल्य है, ऐसे समूहों को वर्गीकृत करना असंभव है, इसलिए पूर्ण सामयिक वर्गीकरण असंभव है। दूसरे, आयाम चार में प्रारंभिक से निर्विघ्न विविध होना संभव है जो होमियोमॉर्फिक हैं, लेकिन विशिष्ट, गैर-डिफियोमॉर्फिक निर्विघ्न संरचनाओं के साथ संभव है। यूक्लिडियन समष्‍टि के लिए भी यह सच है, जो कई असाधारण संरचनाएं को स्वीकार करता है। इसका मतलब यह है कि आयाम 4 और उच्चतर में अवकल सांस्थितिकी का अध्ययन संस्थितिविज्ञान विविध के नियमित निरंतर सांस्थितिकी के दायरे के बाहर वास्तव में उपकरण का उपयोग करना चाहिए। अवकल सांस्थितिकी में केंद्रीय खुली समस्याओं में से एक चार-आयामी निर्विघ्न पोंकारे अनुमान है, जो पूछता है कि क्या हर निर्विघ्न 4-विविध जो कि 4-क्षेत्र के लिए होमोमोर्फिक है, वह भी इसके लिए भिन्न है। अर्थात्, क्या 4-क्षेत्र केवल निर्विघ्न संरचना को स्वीकार करता है? उपरोक्त वर्गीकरण के परिणामों से यह अनुमान आयाम 1, 2 और 3 में सत्य है, लेकिन मिलनोर क्षेत्र के कारण आयाम 7 में गलत माना जाता है।

निर्विघ्न विविध के अवकल सांस्थितिकी का अध्ययन करने के लिए महत्वपूर्ण उपकरणों में इस तरह के विविध के निर्विघ्न संस्थितिविज्ञान निश्चर का निर्माण सम्मिलित है, जैसे कि डे रहं कोहोलॉजी या इंटरसेक्शन फॉर्म साथ ही सहज संस्थितिविज्ञान निर्माण, जैसे कि निर्विघ्न सर्जरी थ्योरी या कोबोर्डिज्म का निर्माण है। मोर्स थ्योरी एक महत्वपूर्ण उपकरण है जो विविध पर अलग-अलग कार्यों के महत्वपूर्ण बिंदु (गणित) पर विचार करके निर्विघ्न विविध का अध्ययन करता है, यह प्रदर्शित करता है कि विविध की निर्विघ्न संरचना उपलब्ध उपकरणों के सेट में कैसे प्रवेश करती है।[7] कई बार अधिक ज्यामितीय या विश्लेषणात्मक तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है, एक रिमेंनियन मीट्रिक के साथ निर्विघ्न विविध सज्जित करके या उस पर अवकल समीकरण का अध्ययन करके किया जाता है। यह सुनिश्चित करने के लिए ध्यान रखा जाना चाहिए कि परिणामी जानकारी अतिरिक्त संरचना के इस विकल्प के प्रति असंवेदनशील है, और इसलिए वास्तव में अंतर्निहित निर्विघ्न विविध के केवल संस्थितिविज्ञान गुणों को दर्शाती है। उदाहरण के लिए, हॉज प्रमेय डी रम कोहोलॉजी की ज्यामितीय और विश्लेषणात्मक व्याख्या प्रदान करता है, और साइमन डोनाल्डसन द्वारा गेज सिद्धांत (गणित) का उपयोग सरल रूप से जुड़े 4-कई गुनाओं के प्रतिच्छेदन रूप के बारे में तथ्यों को साबित करने के लिए किया गया था। [8] कुछ मामलों में समकालीन भौतिकी की तकनीकें दिखाई दे सकती हैं, जैसे संस्थितिविज्ञान क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत, जिसका उपयोग निर्विघ्न जगहों के संस्थितिविज्ञान निश्चर की गणना करने के लिए किया जा सकता है।

अवकल सांस्थितिकी में प्रसिद्ध प्रमेय में व्हिटनी एम्बेडिंग प्रमेय, बालों वाली गेंद प्रमेय, हॉपफ प्रमेय, पॉइंकेयर-हॉप प्रमेय, डोनाल्डसन के प्रमेय और पोंकारे अनुमान सम्मिलित हैं।

विवरण

अवकल सांस्थितिकी उन गुणों और संरचनाओं पर विचार करती है जिन्हें परिभाषित करने के लिए विविध पर केवल एक निर्विघ्न संरचना की आवश्यकता होती है। निर्विघ्न विविध अतिरिक्त ज्यामितीय संरचनाओं के साथ विविध की तुलना में 'नरम' हैं, जो कुछ प्रकार के समकक्षों और विकृतियों के लिए अवरोधों के रूप में कार्य कर सकते हैं जो अवकल सांस्थितिकी में मौजूद हैं। उदाहरण के लिए, आयतन और रीमानियन वक्रता अपरिवर्तनीय (गणित) हैं जो एक ही निर्विघ्न विविध पर अलग-अलग ज्यामितीय संरचनाओं को अलग कर सकते हैं - अर्थात, कुछ विविध को आसानी से "समतल" किया जा सकता है, लेकिन इसके लिए समष्‍टि को विकृत करने और वक्रता या आयतन को प्रभावित करने की आवश्यकता हो सकती है। आवश्यकता है।

दूसरी ओर, निर्विघ्न विविध, संस्थितिविज्ञान विविध की तुलना में अधिक कठोर होते हैं। जॉन मिल्नोर ने पाया कि कुछ क्षेत्रों में एक से अधिक निर्विघ्न संरचना होती है - असाधारण क्षेत्र और डोनाल्डसन की प्रमेय देखें। मिशेल कर्वायर ने बिना किसी निर्विघ्न संरचना के संस्थितिविज्ञान विविध का प्रदर्शन किया हैं।[8] निर्विघ्न विविध सिद्धांत के कुछ निर्माण, जैसे कि स्पर्शरेखा बंडलों का अस्तित्व,[9] बहुत अधिक काम के साथ संस्थितिविज्ञान सेटिंग में किया जा सकता है, और अन्य नहीं कर सकते है।

अवकल सांस्थितिकी में मुख्य विषयों में से एक है विविध के बीच विशेष प्रकार की निर्विघ्न प्रतिचित्रण का अध्ययन, अर्थात् विसर्जन (गणित) और जलमग्न (गणित), और ट्रांसवर्सलिटी (गणित) के माध्यम से सबमनीफोल्ड्स के चौराहों का अध्ययन। अधिक सामान्यतः किसी को निर्विघ्न विविध के गुणों और निश्चर में दिलचस्पी होती है, जो डिफियोमॉर्फिज्म द्वारा किए जाते हैं, एक अन्य विशेष प्रकार की निर्विघ्न प्रतिचित्रण। मोर्स थ्योरी अवकल सांस्थितिकी की एक और शाखा है, जिसमें एक फ़ंक्शन के जैकोबियन के रैंक (अवकल सांस्थितिकी) में परिवर्तन से विविध के बारे में संस्थितिविज्ञान जानकारी का पता लगाया जाता है।

अवकल सांस्थितिकी विषयों की सूची के लिए, निम्नलिखित संदर्भ देखें: अवकल ज्यामिति विषयों की सूची हैं।

अवकल सांस्थितिकी बनाम अवकल ज्यामिति

अवकल सांस्थितिकी और अवकल ज्यामिति को सबसे पहले उनकी समानता से पहचाना जाता है। वे दोनों मुख्य रूप से अलग-अलग विविध के गुणों का अध्ययन करते हैं, कभी-कभी उन पर लगाए गए विभिन्न संरचनाओं के साथ करते हैं।

डोनट के आकार में बदलते कॉफी कप का एनिमेशन

एक प्रमुख अवकल उन समस्याओं की प्रकृति में निहित है जिन्हें प्रत्येक विषय संबोधित करने का प्रयास करता है। एक दृष्टिकोण में,[4] अवकल सांस्थितिकी मुख्य रूप से उन समस्याओं का अध्ययन करके अवकल ज्यामिति से खुद को अलग करती है जो स्वाभाविक रूप से वैश्विक हैं। जैसे कॉफी कप और डोनट के उदाहरण पर विचार कर सकते है। अवकल सांस्थितिकी के दृष्टिकोण से, डोनट और कॉफी कप समान हैं (एक मायने में)। हालांकि, यह अंतर्निहित वैश्विक दृष्टिकोण है, क्योंकि अवकल टोपोलॉजिस्ट के पास यह बताने का कोई तरीका नहीं है कि दोनों वस्तुओं में से किसी एक के सिर्फ छोटे (स्थानीय) टुकड़े को देखकर (इस अर्थ में) समान हैं या नहीं हैं। उनके पास प्रत्येक संपूर्ण (वैश्विक) वस्तु तक पहुंच होनी चाहिए।

अवकल ज्यामिति के दृष्टिकोण से, कॉफी कप और डोनट अलग-अलग हैं क्योंकि कॉफी कप को इस तरह घुमाना असंभव है कि इसकी समाकृति डोनट से मेल खाती है। यह समस्या के बारे में सोचने का वैश्विक तरीका भी है। लेकिन महत्वपूर्ण अवकल यह है कि इसे तय करने के लिए जियोमीटर को संपूर्ण वस्तु की आवश्यकता नहीं होती है। उदाहरण के लिए, हैंडल के छोटे से टुकड़े को देखकर, वे यह तय कर सकते हैं कि कॉफी कप डोनट से अलग है क्योंकि डोनट के किसी भी टुकड़े की तुलना में हैंडल पतला (या अधिक घुमावदार) है।

इसे संक्षिप्त रूप से रखने के लिए, अवकल सांस्थितिकी विविध पर संरचनाओं का अध्ययन करती है, एक अर्थ में, कोई दिलचस्प स्थानीय संरचना नहीं है। अवकल ज्यामिति विविध पर संरचनाओं का अध्ययन करती है जिसमें दिलचस्प स्थानीय (या कभी-कभी अपरिमेय) संरचना होती है।

अधिक गणितीय रूप से, उदाहरण के लिए, एक ही आयाम के दो कई गुनाओं के बीच एक भिन्नता के निर्माण की समस्या स्वाभाविक रूप से वैश्विक है क्योंकि स्थानीय रूप से दो ऐसे विविध हमेशा अलग-अलग होते हैं। इसी तरह, अलग-अलग प्रतिचित्रण के तहत अपरिवर्तनीय विविध पर मात्रा की गणना करने की समस्या स्वाभाविक रूप से वैश्विक है, क्योंकि कोई भी स्थानीय आविष्कार इस अर्थ में तुच्छ होगा कि यह पहले से ही सांस्थितिकी में प्रदर्शित होता है । इसके अलावा, अवकल सांस्थितिकी खुद को डिफियोमोर्फिज्म के अध्ययन तक ही सीमित नहीं रखती है। उदाहरण के लिए, सिम्प्लेक्टिक सांस्थितिकी अवकल सांस्थितिकी की उपशाखा- सिंपलेक्टिक विविध के वैश्विक गुणों का अध्ययन करती है। अवकल ज्यामिति खुद को समस्याओं से संबंधित करती है - जो स्थानीय या वैश्विक हो सकती है - जिसमें हमेशा कुछ गैर-तुच्छ स्थानीय गुण होते हैं। इस प्रकार अवकल ज्यामिति कनेक्शन (गणित), से सज्जित अवकल विविध का अध्ययन कर सकती है, मीट्रिक (जो किरीमैनियन, स्यूडो-रीमैनियन या फिन्सलर मीट्रिक हो सकता है), विशेष प्रकार का वितरण (जैसे सीआर संरचना), और इसी तरह है।

अवकल ज्यामिति और अवकल सांस्थितिकी के बीच यह अवकल धुंधला है, हालांकि, विशेष रूप से बिंदु पर स्पर्शरेखा समष्‍टि जैसे स्थानीय डिफियोमोर्फिज्म निश्चर से संबंधित प्रश्नों में है। अवकल सांस्थितिकी भी इन जैसे सवालों से संबंधित है, जो विशेष रूप से अवकल प्रतिचित्रण के गुणों से संबंधित हैं (उदाहरण के लिए स्पर्शरेखा बंडल, जेट (गणित), व्हिटनी विस्तार प्रमेय, और आगे)।

भेद सार शब्दों में संक्षिप्त है:

  • अवकल सांस्थितिकी विविध पर संरचनाओं के (अनंत, स्थानीय और वैश्विक) गुणों का अध्ययन है, जिसमें केवल तुच्छ स्थानीय मोडुली स्पेस होती है।
  • अवकल ज्यामिति विविध पर संरचनाओं का ऐसा अध्ययन है जिसमें एक या एक से अधिक गैर-तुच्छ स्थानीय मोडुली होते हैं।

यह भी देखें

टिप्पणियाँ

  1. Bott, R. and Tu, L.W., 1982. Differential forms in algebraic topology (Vol. 82, pp. xiv+-331). New York: Springer.
  2. Milnor, J. and Weaver, D.W., 1997. Topology from the differentiable viewpoint. Princeton university press.
  3. Lee, J., 2010. Introduction to topological manifolds (Vol. 202). Springer Science & Business Media.
  4. 4.0 4.1 Hirsch, Morris (1997). Differential Topology. Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-90148-0.
  5. Scorpan, A., 2005. The wild world of 4-manifolds. American Mathematical Soc..
  6. Freed, D.S. and Uhlenbeck, K.K., 2012. Instantons and four-manifolds (Vol. 1). Springer Science & Business Media.
  7. Milnor, J., 2016. Morse Theory.(AM-51), Volume 51. Princeton university press.
  8. Kervaire 1960
  9. Lashof 1972
  1. A smooth property of a manifold is any property preserved up to diffeomorphism. This does not include certain geometric properties such as distances between points or volume, which depend on a further choice of Riemannian metric and are only invariant up to isometry.

संदर्भ

बाहरी संबंध