thumb|140px|Węzeł trójlistny (trójlistnik albo koniczynka oznaczony jako 31) to najprostszy węzeł nietrywialny thumb|140px|Splot Hopfa to najprostszy splot nietrywialny thumb|140px|Przykład supła trywialnego oznaczanego jako (0)
Teoria węzłów – dział topologii zajmujący się badaniem związanym z zagadnieniami i własnościami węzłów i splotów, a także supłów zaproponowanych przez Johna H. ConwayaConway J.: An enumeration of knots and links and some of their related properties. Computational Problems in Abstract Algebra, Proc. Conf. Oxford 1967 (Ed. J. Leech), 329-358. New York: Pergamon Press, 1970.
Węzły to zamknięte pętle umieszczone w przestrzeni trójwymiarowej, czyli zaplątane krzywe z połączonymi końcami. Mówiąc inaczej węzeł to homeomorficzny obraz okręgu zanurzonego w przestrzeni 3-wymiarowej R3.
Splot to suma skończonej ilości węzłów wzajemnie rozłącznych, zwanych składowymi splotu, które mogą być zasupłane i splecione ze sobą. Węzeł jest splotem o jednej składowej, a splot jest sumą okręgów parami rozłącznych. Kilka węzłów tworzy splot, a poszczególne węzły nazywane są jego ogniwami. Sam węzeł zatem jest szczególnym przypadkiem splotu.
Podstawowym problemem teorii węzłów jest klasyfikacja węzłów i ich rozróżnianie.
Najprostszym węzłem jest tzw. węzeł trywialny czyli okrąg (inaczej pętla trywialna, zwany też niewęzłem i oznaczony przez 01). Pełną klasyfikację węzłów do 9. rzędu opracował w końcu lat 20. XX wieku Kurt ReidemeisterReidemeister K.: Knotentheorie. Berlin: Springer Verlag, 1932.
W 1928 roku James W. Alexander przyporządkował węzłom pewne wielomianyAlexander, J. W. (1928). "Topological invariants of knots and links". Trans. Amer. Math. Soc. 30 (2): 275–306. doi:10.2307/1989123..
W 1984 roku nowozelandzki matematyk Vaughan F. R. Jones odkrył niezmiennik i oznaczył V, a obecnie znany jest jako wielomian Jonesa. Jones przypisał każdemu splotowi zorientowanemu wielomian Laurenta, przez co odkrył zaskakujące związki między algebrą operatorów i teorią węzłów i podał proste niezmienniki charakteryzujące węzły. Za prace nad teorią węzłów otrzymał w 1990 roku Medal Fieldsa.
W 1985 roku grupa matematyków w składzie: J. Hoste, A. Ocneanu, K. Millett, P. J. Freyd, W. B. R. Lickorish, D. N. YetterJ. Hoste, A. Ocneanu, K. Millett, P. Freyd, W. B. R. Lickorish and D. Yetter, A new polynomial invariant of knots and links, Bull. Amer. Math. Soc. 12 (1985) 239-246. oraz w 1987 roku Józef Przytycki, Paweł TraczykJ. Przytycki and P. Traczyk, Conway Algebras and Skein Equivalence of Links, Proc. Amer. Math. Soc. 100 (1987) 744-748., odkryła inny niezmiennnik zwany wielomianem HOMFLY-PT (nazwa od inicjałów autorów).
Zastosowania Teoria węzłów odgrywa istotną rolę przy badaniu rozmaitości trójwymiarowych.
Teoria węzłów znalazła zastosowanie w rozmaitych dziedzinach życia takich jak analiza obwodów elektrycznych, kryptografia czy mechanika statystyczna. W biologii molekularnej i chemii supramolekularnej węzłów używa się też do opisu struktur DNA i białek.
Zobacz też
Teoria warkoczy
Przypisy
Bibliografia Książki
Charles Livingston, Knot Theory, Washington, DC: The Mathematical Association of America, 1993, .
Czasopisma
Lee Neuwirth, The Theory of Knots, Scientific American, No. 6, 1979, s. 84-96. F. Y. Wu, Knot theory and statistical mechanics, Reviews of Modern Physics, Vol. 64, No. 4, October 1992.
Linki zewnętrzne Teoria węzłów, Wydział Matematyki i Nauk Informacyjnych Politechniki Warszawskiej (MiNI PW), kanał „Archipelag Matematyki” na YouTube, 9 października 2017 [dostęp 2024-09-04]. Marta Szumańska, Idealne kształty węzłów (PDF), rocznik „Matematyka – Społeczeństwo – Nauczanie”, Ośrodek Kultury Matematycznej – Uniwersytet w Siedlcach (OKM UwS) [dostęp 2026-02-09].
Knot theory , Encyclopedia of Mathematics, encyclopediaofmath.org, [dostęp 2023-06-18]. How The Most Useless Branch of Math Could Save Your Life , kanał Veritasium na YouTube, 3 września 2023 [dostęp 2023-09-06] – krótka historia teorii węzłów i jej zastosowań.
Kategoria:Rozrywka matematyczna