knudeteori

Knudeteori er en matematisk teori inden for topologi, som omhandler de geometriske objekter, der opstår, når man slår en eller flere knuder på en streng, gerne oven i hinanden, og binder enderne på strengen sammen.

Matematisk set er en knude en lukket kurve i rummet uden selvgennemskæringer. I knudeteorien udvikles metoder til at afgøre, hvorvidt to forelagte matematiske knuder er ækvivalente, dvs. hvorvidt de kan deformeres over i hinanden, uden at knuderne klippes over og samles igen; hvis en knude er ækvivalent med en cirkel (en lukket streng uden knuder), siges den at være triviel. To særligt kendte knuder er de såkaldte kløverbladsknuder. De er ikke indbyrdes ækvivalente, og de er begge ikke-trivielle.

Det matematiske studium af knuder går i hvert fald tilbage til et arbejde af den tyske matematiker J.B. Listing (1808-82) fra 1847, hvor de to kløverbladsknuder omtales som værende ikke-ækvivalente. Et gennembrud i knudeteorien skete 1984, da Vaughan Jones i forbindelse med studier af operatoralgebraer opdagede et polynomium, der har vist sig at kunne skelne mellem mange typer af knuder. Fx viser Jones-polynomiet umiddelbart, at de to kløverbladsknuder ikke er ækvivalente, hvilket indtil da havde været vanskeligt at bevise.

Teorien for knuder og mere generelt lænker (dvs. to eller flere knuder, som griber ind i hinanden) har nær sammenhæng med fletningsgruppen. Knudeteori indgår i adskillige matematiske områder, og der er anvendelser af teorien i bl.a. statistisk mekanik og i studiet af DNA-molekyler.