在
数学中,环绕数(linking number)是描述
三维空间中两条闭曲线环绕的一个数值
不变量。直观上,环绕数表示每一条曲线缠绕另一条曲线的次数。环绕数总是整数,但有可能取正数或负数,取决于这两条曲线的定向。
每条
曲线在移动过程中可以穿过自身,但这两条曲线保持互相分离。
取单位球面上一点v,从而链环的正交投影到垂直于v的平面给出一个链环图表。观察到点 (s,t) 在高斯映射下映为v对应于链环图表中一个交叉,这里 在上。并且 (s,t) 的一个邻域在高斯映射下映为v的一个邻域,保持或逆转定向取决于交叉的符号。从而为了计算这个对应于v的链环图表的环绕数,只需数高斯映射覆盖v的带符号次数。由于v是一个正则值,这恰是高斯映射的度数(即 Γ 的像盖住球面的带符号次数)。环绕数的同痕不变性自动由度数在同伦下不变得到。任何其它正则值将得到相同的数,所以环绕数与任何特定的链环图表无关。
这个积分求出了高斯映射像的全部带符号面积(被积函数是 Γ 的
雅可比矩阵),然后除以球面的面积(等于 4π)。