Gauss-Bonnet 是这个的最经典的情况,是二维的。其实,一维曲线就已经有这个性质了。
首先,曲率是什么意思?曲率就是方向转的快慢。一维是单位切向量对弧长的导数,二维是单位法向量对面积的导数,这是经典的高斯曲率的定义。
那和拓扑什么关系呢?就是积分起来是定下的。
\(\int_C k\, ds=2\pi\)
\(\int_S K\, d\sigma = 2\pi \chi(S)\)
这里,C是平面上的单闭曲线,S是空间中的曲面。第二个就是高斯--博内。
那空间中的单闭曲线的曲率积分是多少?Fenchel 说至少是\(2\pi\), Milnor 是本科生的时候,把Fox 写在黑板上的conjecture 错认为是作业,证明了如果曲线打结的话(nontrivial knot), 曲率积分至少是 \(4\pi\).
