منیفلد (هندسه)
From Wikipedia, the free encyclopedia
خمینه یا منیفلد (انگلیسی: Manifold)؛ فضای توپولوژی است که در هر نقطه به صورت موضعی شبیه فضای اقلیدسی است. بهطور دقیق تر، هر نقطه از فضای n-بعدی دارای همسایگی هومئومورف با فضای اقلیدسی n بعدی است؛ بنابراین اگر بخواهیم دقیق تر بگوییم یک منیفلد بر اساس توصیف فوق یک n-منیفلد است.
یک منیفلد یک بعدی شامل خطوط و دوایر است، اما شکل عدد هشت انگلیسی منیفلد یک بعدی نیست (چرا که در مرکز عدد هشت انگلیسی دو خم با هم برخورد کردهاند و هیچ همسایگی آن با فضای اقلیدسی یک بعدی هومئومورف نیست). منیفلدهای دو بعدی را رویه مینامند. به عنوان مثالی از منیفلدهای دو بعدی میتوان به صفحه، کره، چنبره اشاره کرد که تمام آنها را میتوان در فضای سه بعدی نشاند (بدون این که از خودشان عبور کنند) اما بطری کلاین و صفحه تصویری حقیقی هم منیفلد دو بعدی هستند که نمیتوانند برعکس مثالهای قبلی در فضای سه بعدی بنشینند (immersion) چون در این صورت الزاماً خودشان را قطع خواهند کرد.
گرچه که یک منیفلد به صورت موضعی شباهت به فضای اقلیدسی دارد، یعنی هر نقطه از آن همسایگی ای دارد که با یک زیرمجموعه باز از فضای اقلیدسی هومئومورف است، اما بهطور سراسری ممکن است با فضای اقلیدسی هومئومورف نباشد. به عنوان مثال، رویه کره با صفحه اقلیدسی هومئومورف نیست، چرا که (علاوه بر خواص دیگر) خاصیت توپولوژیکی سرتاسری فشردگی را داشته در حالی که فضای اقلیدسی متناظر با آن فشرده نیست، اما در یک ناحیه از کره میتوان بوسیلهٔ نگاشتهای تصویری چارتهایی ساخت بین آن ناحیه از کره و صفحه دو بعدی اقلیدسی. زمانی که یک ناحیه در دو چارت همسایه پدیدار گردند، آن دو نمایش بهطور دقیق با هم یکی نمیشوند و تبدیلی بینشان نیاز است که به آن نگاشت انتقال میگویند.
مفهوم منیفلد در بسیاری از بخشهای هندسه و ریاضی-فیزیک مدرن نقش محوری دارد، چرا که امکان توصیف و فهم ساختارهای پیچیدهتر را به وسیله خواص توپولوژیکی موضعی سادهتر هندسهٔ اقلیدسی را میدهد. منیفلدها بهطور طبیعی در حل مجموعه دستگاههای معادلاتی و نمودار توابع ظاهر میشوند.
منیفلدها را میتوان با ساختارهای اضافی مجهز کرد. یک دسته منیفلدهای مهم، منیفلدهای دیفرانسیل پذیر میباشند؛ این ساختار دیفرانسیل پذیر امکان انجام حساب دیفرانسیل و انتگرال را بر روی منیفلدها میدهد. یک متر ریمانی روی منیفلد امکان میدهد تا فواصل و زاویهها را اندازهگیری کرد. منیفلدهای سیمپلکتیک به عنوان فضای فازی در فرمالیسم همیلتونی مکانیک کلاسیک عمل میکنند، در حالی که منیفلدهای لورنتزی فضازمان را در نسبیت عام مدل میکنند.