关于可缩空间映射性质与基本群π₁(S¹)的推理矛盾疑问
关于可缩空间映射性质与基本群π₁(S¹)的推理矛盾疑问
先跟着你的思路把可缩空间的映射性质推导一遍,再拆解这个看似矛盾的问题:
假设$X$是可缩空间,$f\colon X\to Y$是任意连续映射。根据可缩空间的定义,存在同伦$H\colon X\times I\to X$,满足:
- 对所有$x\in X$,$H(x,0)=x$;
- 存在某个定点$x_0\in X$,使得对所有$x\in X$,$H(x,1)=x_0$。
接下来构造复合映射$f\circ H\colon X\times I\to Y$,它有这些性质:
- 连续性:连续映射的复合必然连续;
- 初始时刻:当参数$t=0$时,$(f\circ H)(x,0)=f(H(x,0))=f(x)$;
- 终止时刻:当参数$t=1$时,$(f\circ H)(x,1)=f(H(x,1))=f(x_0)$,我们把这个常值映射记作$y_0$。
显然,$f\circ H$就是连接$f$和常值映射$y_0$的同伦,这就得出了结论:
如果$X$是可缩空间,那么任意映射$f\colon X\to Y$都是零伦的(nullhomotopic)。
到这里推导都完全正确,但接下来的疑问就来了:
区间$I$是可缩空间,那按照上面的结论,任意映射$I\to S1$都应该是零伦的。那这岂不是意味着$\pi_1(S1)=0$?可我们都知道圆周$S1$的基本群$\pi_1(S1)\cong\mathbb{Z}$,是无限循环群而非平凡群。那这个推理里到底哪里出了问题?
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Rough_Manifolds
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