论文部分内容阅读
二十世纪至今是拓扑学蓬勃发展的时期,其中对流形拓扑结构的研究无疑是拓扑学的核心研究方向,而3-流形拓扑则是更为人们所关注的方向之一. 首先,3-流形拓扑研究的方法和结果十分丰富.这一方面是因为3-流形相对于其它高维流形更具“直观性”;另一方面是因为3-流形的主猜想(Hauptvermutung)成立,因此3-流形上的各种基本结构具有很好的相容性.其次,很多在高维流形研究中有效的经典拓扑方法(如同调论)在三维情形则完全失效.同样的情况也发生在4-流形上.正是由于这些维数流形在研究方法上的特殊性,才产生了低维拓扑的叫法.最后,从发展的趋势来看,3-流形上的结构将会更加丰富.3-流形拓扑与很多其他数学分支甚至物理学建立了深刻的联系,例如经典纽结理论与3-流形理论就有着非常深刻和根本的联系,而Thurston将几何结构引入3-流形拓扑的研究中,更是揭开了3-流形拓扑研究的新的一页. 从3-流形研究的历史我们不难发现,研究曲面在流形中的嵌入问题是3-流形拓扑研究的一个十分重要的方法.比如3-流形的素分解(prime decomposition)理论、不可压缩曲面(incompressible surface)理论、Heegaard分解(Heegaard splitting)理论和JSJ(Jaco-Shalen,Johannson)分解理论等都是通过研究3-流形中的特殊曲面而得到的. 对于一个不可约的non-Haken流形M,当我们同时考虑M上的Heegaard分解结构和JSJ分解结构时,首先沿Heegaard曲面切开M后,我们得到两个柄体,或更一般地,两个压缩体.这时JSJ分解曲面就变成真嵌入于柄体或压缩体中的一些本质平环.本文正是从这个背景出发,来研究极大的本质平环组在柄体或压缩体中的嵌入问题. 1999年,Rubinstein-Scharlemann得到了亏格为2的柄体中两两不交、互不平行的极大本质平环组A的完全分类,并得到结果:|A|=1,2或3,其中|·|表示相关集合中成员的个数. 本文进一步推广了他们的结果,得到了以下结果: 1.对于亏格为n(≥3)的柄体中的一个两两不交、互不平行的极大本质平环组A,2≤|A|≤4n5,且4n5与2分别是|A|的上、下确界. 2.对于本质(genuine)压缩体中的一个两两不交、互不平行的极大本质非跨越(non-spanning)平环组A,2≤|A|≤4hb,其中h表示得到压缩体须粘的1-柄的总数,b表示压缩体负边界的分支个数,并且4hb与2分别是|A|的上、下确界.