Classification of Morse–Smale systems and topological structure of the underlying manifolds
- Authors: Grines V.Z.1, Gurevich E.Y.1, Zhuzhoma E.V.1, Pochinka O.V.1
-
Affiliations:
- National Research University "Higher School of Economics", Nizhny Novgorod Branch
- Issue: Vol 74, No 1 (2019)
- Pages: 41-116
- Section: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/0042-1316/article/view/133549
- DOI: https://doi.org/10.4213/rm9855
- ID: 133549
Cite item
Abstract
About the authors
Vyacheslav Zigmuntovich Grines
National Research University "Higher School of Economics", Nizhny Novgorod BranchDoctor of physico-mathematical sciences, Professor
Elena Yakovlevna Gurevich
National Research University "Higher School of Economics", Nizhny Novgorod Branch
Email: elena_gurevich@list.ru
Candidate of physico-mathematical sciences, no status
Evgenii Viktorovich Zhuzhoma
National Research University "Higher School of Economics", Nizhny Novgorod Branch
Email: zhuzhoma@mail.ru
Doctor of physico-mathematical sciences, Professor
Olga Vital'evna Pochinka
National Research University "Higher School of Economics", Nizhny Novgorod Branch
Email: olga-pochinka@yandex.ru
Doctor of physico-mathematical sciences, no status
References
- А. А. Андронов, Л. С. Понтрягин, “Грубые системы”, Докл. АН СССР, 14:5 (1937), 247–250
- Д. В. Аносов, “Грубость геодезических потоков на компактных римановых многообразиях отрицательной кривизны”, Докл. АН СССР, 145:4 (1962), 707–709
- Д. В. Аносов, “Геодезические потоки на замкнутых римановых многообразиях отрицательной кривизны”, Тр. МИАН СССР, 90, 1967, 3–210
- С. Х. Аpансон, “Тpаектоpии на неоpиентиpуемых двумеpных многообpазиях”, Матем. сб., 80(122):3(11) (1969), 314–333
- R. H. Fox, E. Artin, “Some wild cells and spheres in three-dimensional space”, Ann. of Math. (2), 49:4 (1948), 979–990
- D. Asimov, “Round handles and non-singular Morse–Smale flows”, Ann. of Math. (2), 102:1 (1975), 41–54
- D. Asimov, “Homotopy of non-singular vector fields to structurally stable ones”, Ann. of Math. (2), 102:1 (1975), 55–65
- F. Beguin, “Classification des diffeomorphismes de Smale des surfaces: types geometriques realisables”, Ann. Inst. Fourier (Grenoble), 52:4 (2002), 1135–1185
- F. Beguin, “Smale diffeomorphisms of surfaces: a classification algorithm”, Discrete Contin. Dyn. Syst., 11:2-3 (2004), 261–310
- А. Н. Безденежных, В. З. Гринес, “Динамические свойства и топологическая классификация градиентноподобных диффеоморфизмов на двумерных многообразиях. I, II”, Методы качественной теории дифференциальных уравнений, Межвуз. темат. сб. науч. тр., Изд-во Горьковск. ун-та, Горький, 1985, 1987, 22–38, 24–31
- А. Н. Безденежных, В. З. Гринес, “Реализация градиентноподобных диффеоморфизмов двумерных многообразий”, Дифференциальные и интегральные уравнения, Сб. науч. тр., Изд-во Горьковск. ун-та, Горький, 1985, 33–37
- C. Bonatti, V. Grines, “Knots as topological invariants for gradient-like diffeomorphisms of the sphere $S^3$”, J. Dynam. Control Systems, 6:4 (2000), 579–602
- C. Bonatti, V. Grines, V. Medvedev, E. Pecou, “Three-manifolds admitting Morse–Smale diffeomorphisms without heteroclinic curves”, Topology Appl., 117:3 (2002), 335–344
- C. Bonatti, V. Grines, V. Medvedev, E. Pecou, “Topological classification of gradient-like diffeomorphisms on 3-manifolds”, Topology, 43:2 (2004), 369–391
- Х. Бонатти, В. З. Гринес, О. В. Починка, “Классификация диффеоморфизмов Морса–Смейла с конечным множеством гетероклинических орбит на 3-многообразиях”, Дифференциальные уравнения и динамические системы, Сборник статей, Тр. МИАН, 250, Наука, МАИК “Наука/Интерпериодика”, М., 2005, 5–53
- Ch. Bonatti, V. Grines, O. Pochinka, “Classification of Morse–Smale diffeomorphisms with the chain of saddles on 3-manifolds”, Foliations 2005, World Sci. Publ., Hackensack, NJ, 2006, 121–147
- Х. Бонатти, В. З. Гринес, О. В. Починка, “Реализация диффеоморфизмов Морса–Смейла на $3$-многообразиях”, Порядок и хаос в динамических системах, Сборник статей. К 80-летию со дня рождения академика Дмитрия Викторовича Аносова, Тр. МИАН, 297, МАИК “Наука/Интерпериодика”, М., 2017, 46–61
- Ch. Bonatti, V. Grines, O. Pochinka, Topological classification of Morse–Smale diffeomorphisms on 3-manifolds, 2017, 48 pp.
- Ch. Bonatti, V. Grines, O. Pochinka, S. Van Strien, A complete topological classification of Morse–Smale diffeomorphisms on surfaces: a kind of kneading theory in dimension two, preprint
- C. Bonatti, R. Langevin, Diffeomorphismes de Smale des surfaces, Asterisque, 250, Soc. Math. France, Paris, 1998, viii+235 pp.
- Ch. Bonatti, L. Paoluzzi, “3-manifolds which are orbit spaces of diffeomorphisms”, Topology, 47:2 (2008), 71–100
- M. Brown, “Locally flat imbeddings of topological manifolds”, Ann. of Math. (2), 75:2 (1962), 331–341
- B. Campos, A. Cordero, J. Martinez-Alfaro, P. Vindel, “NMS flows on three-dimensional manifolds with one saddle periodic orbit”, Acta Math. Sin. (Engl. Ser.), 20:1 (2004), 47–56
- B. Campos, J. Martinez-Alfaro, P. Vindel, “Bifurcations of links of periodic orbits in non-singular Morse–Smale systems on $S^3$”, Nonlinearity, 10:5 (1997), 1339–1355
- B. Campos, P. Vindel, “Non equivalence of NMS flows on $S^3$”, Math. Bohemica, 137:2 (2012), 165–173
- J. C. Cantrell, “Almost locally flat embeddings $S^{n-1}$ in $S^{n}$”, Bull. Amer. Math. Soc., 69:4 (1963), 716–718
- J. C. Cantrell, C. H. Edwards, “Almost locally polyhedral curves in Euclidean $n$-space”, Trans. Amer. Math. Soc., 107:3 (1963), 451–457
- A. Cobham, “The intrinsic computational difficulty of functions”, Logic, methodology, and philosophy of science, Proc. 1964 Internat. Congr., North-Holland, Amsterdam, 1965, 24–30
- H. Debrunner, R. Fox, “A mildly wild imbedding of an $n$-frame”, Duke Math. J., 27:3 (1960), 425–429
- J. Eells, Jr., N. H. Kuiper, “Manifolds which are like projective planes”, Inst. Hautes Etudes Sci. Publ. Math., 14 (1962), 5–46
- G. Fleitas, “Classification of gradient-like flows on dimensions two and three”, Bol. Soc. Brasil. Mat., 6:2 (1975), 155–183
- J. Franks, “The periodic structure of non-singular Morse–Smale flows”, Comment. Math. Helv., 53 (1978), 279–294
- J. Franks, “Nonsingular Smale flows on $S^{3}$”, Topology, 24:3 (1985), 265–282
- В. З. Гринес, “Топологическая классификация диффеомоpфизмов Моpса–Смейла с конечным множеством гетеpоклинических тpаектоpий на повеpхностях”, Матем. заметки, 54:3 (1993), 3–17
- В. З. Гринес, Е. Я. Гуревич, В. С. Медведев, “Граф Пейкшото диффеоморфизмов Морса–Смейла на многообразиях размерности, большей трех”, Дифференциальные уравнения и динамические системы, Сборник статей, Тр. МИАН, 261, МАИК “Наука/Интерпериодика”, М., 2008, 61–86
- В. З. Гринес, Е. Я. Гуревич, В. С. Медведев, “О классификации диффеоморфизмов Морса–Смейла с одномерным множеством неустойчивых сепаратрис”, Дифференциальные уравнения и динамические системы, Сборник статей, Тр. МИАН, 270, МАИК “Наука/Интерпериодика”, М., 2010, 62–85
- В. З. Гринес, Е. Я. Гуревич, В. С. Медведев, О. В. Починка, “О включении диффеоморфизмов Морса–Смейла на 3-многообразии в топологический поток”, Матем. сб., 203:12 (2012), 81–104
- В. З. Гринес, Е. Я. Гуревич, О. В. Починка, “Энергетическая функция градиенто-подобных потоков и проблема топологической классификации”, Матем. заметки, 96:6 (2014), 856–863
- В. З. Гринес, Е. Я. Гуревич, О. В. Починка, “Topological classification of Morse–Smale diffeomorphisms without heteroclinic intersections”, Проблемы матем. анализа, 97, Тамара Рожковская, Новосибирск, 2015, 73–81
- В. З. Гринес, Е. Я. Гуревич, О. В. Починка, “Комбинаторный инвариант для каскадов Морса–Смейла без гетероклинических пересечений на сфере $S^n$, $ngeqslant 4$”, Матем. заметки, 105:1 (2019), 136–141
- В. З. Гринес, Е. Я. Гуревич, Е. В. Жужома, В. С. Медведев, “О топологии многообразий, допускающих градиентно-подобные потоки с заданным неблуждающим множеством”, Матем. труды, 21:2 (2018), 163–180
- В. З. Гринес, С. Х. Капкаева, О. В. Починка, “Трехцветный граф как полный топологический инвариант для градиентно-подобных диффеоморфизмов поверхностей”, Матем. сб., 205:10 (2014), 19–46
- V. Z. Grines, D. S. Malyshev, O. V. Pochinka, S. Kh. Zinina, “Efficient algorithms for the recognition of topologically conjugate gradient-like diffeomorphisms”, Regul. Chaotic Dyn., 21:2 (2016), 189–203
- V. Z. Grines, T. V. Medvedev, O. V. Pochinka, Dynamical systems on 2- and 3-manifolds, Dev. Math., 46, Springer, Cham, 2016, xxvi+295 pp.
- V. Grines, T. Medvedev, O. Pochinka, E. Zhuzhoma, “On heteroclinic separators of magnetic fields in electrically conducting fluids”, Phys. D, 294 (2015), 1–5
- В. З. Гринес, Т. М. Митрякова, О. В. Починка, “Новые топологические инварианты неградиентно-подобных диффеоморфизмов на ориентируемых поверхностях”, Тр. Средневолжского матем. о-ва, 7:1 (2005), 123–129
- В. З. Гринес, Е. В. Жужома, В. С. Медведев, “Новые соотношения для систем Морса–Смейла с тривиально вложенными одномерными сепаратрисами”, Матем. сб., 194:7 (2003), 25–56
- В. З. Гринес, Е. В. Жужома, В. C. Медведев, “О диффеоморфизмах Морса–Смейла с четырьмя периодическими точками на замкнутых ориентируемых многообразиях”, Матем. заметки, 74:3 (2003), 369–386
- В. З. Гринес, Е. В. Жужома, В. С. Медведев, “О структуре несущего многообразия для систем Морса–Смейла без гетероклинических пересечений”, Порядок и хаос в динамических системах, Сборник статей. К 80-летию со дня рождения академика Дмитрия Викторовича Аносова, Тр. МИАН, 297, МАИК “Наука/Интерпериодика”, М., 2017, 201–210
- В. З. Гринес, Е. В. Жужома, В. С. Медведев, О. В. Починка, “Глобальные аттрактор и репеллер диффеоморфизмов Морса–Смейла”, Дифференциальные уравнения и топология. II, Сборник статей. К 100-летию со дня рождения академика Льва Семеновича Понтрягина, Тр. МИАН, 271, МАИК “Наука/Интерпериодика”, М., 2010, 111–133
- В. З. Гринес, Е. В. Жужома, О. В. Починка, “Системы Морса–Смейла и топологическая структура несущих многообразий”, Труды Крымской осенней математической школы-симпозиума, СМФН, 61, РУДН, М., 2016, 5–40
- В. З. Гринес, Е. В. Жужома, О. В. Починка, “Динамические системы и топология магнитных полей в проводящей среде”, Дифференциальные и функционально-дифференциальные уравнения, СМФН, 63, № 3, РУДН, М., 2017, 455–474
- Д. М. Гробман, “О гомеоморфизме систем дифференциальных уравнений”, Докл. АН СССР, 128:5 (1959), 880–881
- Д. М. Гробман, “Топологическая классификация окрестностей особой точки в $n$-мерном пространстве”, Матем. сб., 56(98):1 (1962), 77–94
- Е. Я. Гуревич, В. С. Медведев, “О многообразиях размерности $n$, допускающих диффеоморфизмы с седловыми точками индексов $1$ и $n-1$”, Тр. Cредневолжского матем. о-ва, 8:1 (2006), 204–208
- C. Gutierrez, “Structural stability for flows on the torus with a cross-cap”, Trans. Amer. Math. Soc., 241 (1978), 311–320
- P. Hartman, “On the local linearization of differential equations”, Proc. Amer. Math. Soc., 14:4 (1963), 568–573
- M. W. Hirsch, C. C. Pugh, M. Shub, Invariant manifolds, Lecture Notes in Math., 583, Springer-Verlag, Berlin–New York, 1977, ii+149 pp.
- M. A. Kervaire, J. W. Milnor, “Groups of homotopy spheres. I”, Ann. of Math. (2), 77:3 (1963), 504–537
- R. C. Kirby, “On the set of non-locally flat points of a submanifold of codimension one”, Ann. of Math. (2), 88:2 (1968), 281–290
- V. Kruglov, D. Malyshev, O. Pochinka, “Topological classification of $Omega$-stable flows on surfaces by means of effectively distinguishable multigraphs”, Discrete Contin. Dyn. Syst., 38:9 (2018), 4305–4327
- V. E. Kruglov, D. S. Malyshev, O. V. Pochinka, “On algorithms that effectively distinguish gradient-like dynamics”, Regul. Chaotic Dyn. (to appear)
- R. Langevin, “Quelques nouveaux invariants des diffeomorphismes Morse–Smale d'une surface”, Ann. Inst. Fourier (Grenoble), 43:1 (1993), 265–278
- J. M. Lee, Introduction to smooth manifolds, Grad. Texts in Math., 218, 2nd rev. ed., Spinger, New York, 2013, xvi+708 pp.
- Е. А. Леонтович, А. Г. Майер, “О траекториях, определяющих качественную структуру разбиения сферы на траектории”, Докл. АН СССР, 14:5 (1937), 251–257
- Е. А. Леонтович, А. Г. Майер, “О схеме, определяющей топологическую структуру разбиения на траектории”, Докл. АН СССР, 103:4 (1955), 557–560
- А. Г. Майер, “Грубое преобразование окружности в окружность”, Уч. зап. Горьк. гос. ун-та, 1939, № 12, 215–229
- N. G. Markley, “The Poincare–Bendixson theorem for the Klein bottle”, Trans. Amer. Math. Soc., 135 (1969), 159–165
- Y. Matsumoto, An introduction to Morse theory, Transl. from the Japan., Transl. Math. Monogr., 208, Iwanami Series in Modern Mathematics, Amer. Math. Soc., Providence, RI, 2002, xiv+219 pp.
- С. В. Матвеев, “Классификация достаточно больших трехмерных многообразий”, УМН, 52:5(317) (1997), 147–174
- V. S. Medvedev, E. V. Zhuzhoma, “Morse–Smale systems with few non-wandering points”, Topology Appl., 160:3 (2013), 498–507
- K. R. Meyer, “Energy functions for Morse Smale systems”, Amer. J. Math., 90:4 (1968), 1031–1040
- J. Milnor, “On manifolds homeomorphic to the 7-sphere”, Ann. of Math. (2), 64:2 (1956), 399–405
- Дж. Милнор, Теория Морса, Изд-во Платон, Волгоград, 1996, 184 с.
- Т. М. Митрякова, О. В. Починка, “О необходимых и достаточных условиях топологической сопряженности диффеоморфизмов поверхностей с конечным числом орбит гетероклинического касания”, Дифференциальные уравнения и динамические системы, Сборник статей, Тр. МИАН, 270, МАИК “Наука/Интерпериодика”, М., 2010, 198–219
- J. W. Morgan, “Non-singular Morse–Smale flows on 3-dimensional manifolds”, Topology, 18:1 (1979), 41–53
- M. Morse, The calculus of variations in the large, Amer. Math. Soc. Colloq. Publ., 18, Amer. Math. Soc., New York, 1934, xii+368 pp.
- J. Nielsen, “Die Structur periodischer Transformationen von Flächen”, Danske Vidensk. Selsk. Math.-Fys. Medd., 15:1 (1937), 1–77
- I. Nikolaev, “Graphs and flows on surfaces”, Ergodic Theory Dynam. Systems, 18:1 (1998), 207–220
- I. Nikolaev, E. Zhuzhoma, Flows on 2-dimensional manifolds. An overview, Lecture Notes in Math., 1705, Springer-Verlag, Berlin, 1999, xx+294 pp.
- А. А. Ошемков, В. В. Шарко, “О классификации потоков Морса–Смейла на двумерных многообразиях”, Матем. сб., 189:8 (1998), 93–140
- J. Palis, “On Morse–Smale dynamical systems”, Topology, 8:4 (1969), 385–404
- Ж. Палис, В. Ди Мелу, Геометрическая теория динамических систем. Введение, Мир, М., 1986, 302 с.
- J. Palis, S. Smale, “Structural stability theorems”, Global analysis (Berkeley, CA, 1968), Proc. Sympos. Pure Math., 14, Amer. Math. Soc., Providence, RI, 1970, 223–231
- M. M. Peixoto, “On structural stability”, Ann. of Math. (2), 69 (1959), 199–222
- M. M. Peixoto, “Structural stability on two-dimensional manifolds”, Topology, 1:2 (1962), 101–120
- M. M. Peixoto, “On the classification of flows on 2-manifolds”, Dynamical systems, Proc. Symp. Dyn. Syst. (Univ. Bahia, Salvador, 1971), Academic Press, New York, 1973, 389–419
- Я. Б. Песин, А. А. Юрченко, “Некоторые физические модели, описываемые уравнением реакции-диффузии, и цепочки связанных отображений”, УМН, 59:3(357) (2004), 81–114
- С. Ю. Пилюгин, “Фазовые диаграммы, определяющие системы Морса–Смейла без периодических траекторий на сферах”, Дифференц. уравнения, 14:2 (1978), 245–254
- D. Pixton, “Wild unstable manifolds”, Topology, 16:2 (1977), 167–172
- В. А. Плисс, “О грубости дифференциальных уравнений, заданных на торе”, Вестн. Ленинград. ун-та. Сер. 1. Матем. Мех. Астрон., 13 (1960), 15–23
- А. О. Пришляк, “Векторные поля Морса–Смейла без замкнутых траекторий на трехмерных многообразиях”, Матем. заметки, 71:2 (2002), 254–260
- А. О. Пришляк, “Полный топологический инвариант потоков Морса–Смейла и разложений на ручки трeхмерных многообразий”, Фундамент. и прикл. матем., 11:4 (2005), 185–196
- C. Pugh, M. Shub, “The $Omega$-stability theorem for flows”, Invent. Math., 11:2 (1970), 150–158
- C. C. Pugh, R. B. Walker, F. W. Wilson, “On Morse–Smale approximations – a counterexample”, J. Differential Equations, 23:1 (1977), 173–182
- T. Rado, “Über den Begriff der Riemannschen Fläche”, Acta Univ. Szeged, 2 (1925), 101–121
- Г. Зейферт, В. Трельфалль, Топология, ГОНТИ, М.–Л., 1938, 400 с.
- M. Shub, D. Sullivan, “Homology theory and dynamical systems”, Topology, 14:2 (1975), 109–132
- S. Smale, “Morse inequalities for a dynamical system”, Bull. Amer. Math. Soc., 66 (1960), 43–49
- S. Smale, “On gradient dynamical systems”, Ann. of Math. (2), 74:1 (1961), 199–206
- S. Smale, “Diffeomorphisms with many periodic points”, Differential and combinatorial topology, Princeton Univ. Press, Princeton, NJ, 1965, 63–80
- С. Смейл, “Дифференцируемые динамические системы”, УМН, 25:1(151) (1970), 113–185
- Я. Л. Уманский, “Необходимые и достаточные условия топологической эквивалентности трехмерных динамических систем Морса–Смейла с конечным числом особых траекторий”, Матем. сб., 181:2 (1990), 212–239
- И. Ю. Власенко, “О полном инварианте диффеоморфизмов Морса–Смейла на неориентируемых поверхностях”, УМН, 54:5(329) (1999), 155–156
- M. Wada, “Closed orbits of non-singular Morse–Smale flows on $S^3$”, J. Math. Soc. Japan, 41:3 (1989), 405–413
- F. Waldhausen, “On irreducible 3-manifolds which are sufficiently large”, Ann. of Math. (2), 87 (1968), 56–88
- X. Wang, “The $C^*$-algebras of Morse–Smale flows on two-manifolds”, Ergodic Theory Dynam. Systems, 10:3 (1990), 565–597
- K. Yokoyama, “Classification of periodic maps on compact surfaces. I”, Tokyo J. Math., 6:1 (1983), 75–94
- B. Yu, “Behavior 0 nonsingular Morse Smale flows on $S^3$”, Discrete Contin. Dyn. Syst., 36:1 (2016), 509–540
- Е. В. Жужома, В. C. Медведев, “Градиентные потоки с дико вложенными замыканиями сепаратрис”, Дифференциальные уравнения и динамические системы, Сборник статей, Тр. МИАН, 270, МАИК “Наука/Интерпериодика”, М., 2010, 138–146
- Е. В. Жужома, В. C. Медведев, “Системы Морса–Смейла с тремя неблуждающими точками”, Докл. РАН, 440:1 (2011), 11–14
- Е. В. Жужома, В. С. Медведев, “Непрерывные потоки Морса–Смейла с тремя состояниями равновесия”, Матем. сб., 207:5 (2016), 69–92
Supplementary files
