Кільця БорромеоНазва виникла з герба роду Борромео, на якому ці кільця присутні. — зачеплення, що складається з трьох топологічних кіл, які зчеплені і утворюють бруннове зачеплення (тобто видалення будь-якого кільця призведе до роз'єднання двох інших). Іншими словами, ніякі два з трьох кілець не зчеплені, як в зачепленні Гопфа, проте, всі разом вони зчеплені.

Математичні властивості Попри позірну з ілюстрацій природність кілець Борромео, з геометрично ідеальних кіл таке зачеплення зробити неможливо. Також це можна побачити, розглянувши діаграму вузла: якщо припустити, що кола 1 та 2 дотикаються в двох точках перетину, то вони лежать або в одній площині, або на сфері. В обох випадках третє коло має перетинати цю площину чи сферу в чотирьох точках і не лежати на ній, що неможливо.

Разом з тим, подібне зачеплення можна здійснити з використанням еліпсів, причому ексцентриситет цих еліпсів можна зробити як завгодно малим. З цієї причини тонкі кільця, зроблені з гнучкого дроту можна використовувати як кільця Борромео.

Зачеплення В теорії вузлів кільця Борромео є найпростішим прикладом бруннового зачеплення — хоча будь-яка пара кілець не зчеплена, їх не можна роз'єднати.

Найпростіший спосіб це довести — розглянути фундаментальну групу доповнення двох незчеплених кіл; за теоремою Зейферта — ван Кампена це вільна група з двома твірними, a і b, а тоді третьому циклу відповідає клас комутатора, [a, b] = aba−1b−1, що можна бачити з діаграми зачеплення. Цей комутатор нетривіальний у фундаментальній групі, а тому кільця Борромео зчеплені.

В існує аналогія між вузлами і простими числами, що дозволяє простежувати зв'язки простих чисел. Трійка простих чисел (13, 61, 937) є пов'язаною за модулем 2 (її символ Редеї дорівнює -1), але попарно за модулем 2 ці числа не пов'язані (всі символи Лежандра дорівнюють 1). Такі прості називаються «правильними трійками Борромео за модулем 2» або «простими Борромео за модулем 2».

Гіперболічна геометрія Кільця Борромео є прикладом гіперболічного зчеплення — доповнення кілець Борромео в 3-сфері допускає повну гіперболічну метрику зі скінченним об'ємом. Канонічний розклад (Епштейна — Пеннера) доповнення складається з двох правильних октаедрів. Гіперболічний об'єм дорівнює 16Л(π/4) = 7.32772…, де Л — функція Лобачевського.

Зв'язок з косами

Якщо розсікти кільця Борромео, отримаємо одну ітерацію звичайного плетіння коси. І навпаки, якщо зв'язати кінці (однієї ітерації) звичайної коси, отримаємо кільця Борромео. Видалення одного кільця звільняє два інших, і видалення однієї стрічки з коси звільняє дві інші — вони є найпростішими брунновим зачепленням і брунновою косою відповідно.

У стандартній діаграмі зачеплення кільця Борромео упорядковані в циклічному порядку. Якщо використовувати кольори, як вище, червоне буде лежати над зеленим, зелене над синім, синє над червоним, і при видаленні одного з кілець одне з решти буде лежати над іншим і вони виявляться незачепленими. Так само і з косою: кожна стрічка лежить над другою і під третьою.

Історія

Назву «кільця Борромео» з'явилася через використання їх на гербі аристократичної родини Борромео в північній Італії. Зачеплення значно старше і з'являлося у вигляді валкнута на картинних каменях вікінгів, які датуються сьомим століттям.

Кільця Борромео використовувалися в різних контекстах, таких як релігія і мистецтво, для того щоб показати силу єдності. Зокрема кільця використовувались як символ Трійці. Відомо, що психоаналітик Жак Лакан знайшов натхнення в кільцях Борромео як моделі топології людської особистості, в якій кожне кільце відповідає фундаментальному компоненту реальності («дійсне», «уявне» і «символічне»).

2006 року Міжнародний математичний союз ухвалив рішення використати логотип, заснований на кільцях Борромео, для XXV міжнародного конгресу математиків у Мадриді, Іспанія.

Кам'яний стовп у у Ченнаї, Тамілнад, Індія, датований шостим століттям, містить таку фігуруBlog entry by Arul Lakshminarayan.

Часткові кільця Відомо багато візуальних знаків, що належать до середньовіччя і часів ренесансу, що складаються з трьох елементів, зчеплених один з одним тим самим способом, що й кільця Борромео (в загальноприйнятому двовимірному поданні), але індивідуальні елементи при цьому не є замкнутими кільцями. Прикладами таких символів є роги на і півмісяці Діани де Пуатьє. Прикладом знаку з трьома різними елементами є емблема клубу Інтернасьонал. Хоч і меншою мірою, до цих символів відносяться і діаграма Венна з трьох елементів.

Також вузол «мавпячий кулак», по суті, є тривимірним поданням кілець Борромео, хоча вузол складається з трьох рівнів.

Більша кількість кілець Деякі з'єднання в теорії вузлів містять множинні конфігурації кілець Борромео. Одне з'єднання такого типу, що складається з п'яти кілець, використовується як символ у дискордіанізмі, засноване на зображенні з книги «Принципія Дискордія».

Реалізації

Молекулярні кільця Борромео — молекулярні аналоги кілець Борромео, які є . 1997 року біолог Мао Ченде (Chengde Mao) зі співавторами з Нью-Йоркського університету успішно сконструювали кільця з ДНК. 2003 року хімік Фрейзер Стоддарт зі співавторами з Каліфорнійського університету, використали комплексні сполуки для побудови набору кілець з 18 компонентів за одну операціюЦю роботу опубліковано в журналі Science 2004, 304, 1308—1312. Abstract .

Квантово-механічний аналог кілець Борромео називається ореолом або (існування таких станів передбачив фізик 1970 року). 2006 року дослідницька група Рудольфа Гріма і Ганса-Крістофа Негерля з Інституту експериментальної фізики Інсбруцького університету (Австрія) експериментально підтвердила існування таких станів у ультрахолодному газі атомів цезію і опублікувала відкриття в науковому журналі Nature. Група фізиків під керівництвом Рандалла Гулета (Randall Hulet) в університеті Райса в Х'юстоні отримали той самий результат за допомогою трьох пов'язаних атомів літію і опублікували своє відкриття в журналі Science Express. 2010 року група під керівництвом К. Танака отримала стан Єфімова з нейтронами (нейтронний ореол).

Див. також

Трикветр

Примітки

Література

P. R. Cromwell, E. Beltrami and M. Rampichini, «The Borromean Rings», Mathematical Intelligencer Vol. 20 no. 1 (1998) 53-62.

Стаття пояснює, чому кільця Борромео не могут быть абсолютно круглыми Стаття показує, що існують квадрати Борромео , і ці квадрати, а також іннші форми цієї структури втілив у скульптурі Джон Робінсон. Стаття розглядає й інші багатокутники.

Посилання «Borromean Rings Homepage», Dr Peter Cromwell's website. Jablan, Slavik. «Are Borromean Links So Rare? », Visual Mathematics. «Borromean Rings », The Knot Atlas. «Borromean Rings », The Encyclopedia of Science. «Symbolic Sculpture and the Borromean Rings », Sculpture Maths. «African Borromean ring carving », Sculpture Maths. «The Borromean Rings: A new logo for the IMU » [w/відео], International Mathematical Union

Кільця Борромео на сайті «Неможливий світ»