مشعب كاهلر

في الرياضيات ، وخاصةً في الهندسة التفاضلية ، يُعرف مشعب كاهلر بأنه مشعب ذو ثلاث بنى متوافقة فيما بينها: بنية عقدية ، وبنية ريمانية ، وبنية تماثلية . دُرِس هذا المفهوم لأول مرة على يد يان أرنولدوس شوتين وديفيد فان دانتزيغ عام 1930، ثم قدمه إريك كاهلر عام 1933. وقد استقر أندريه ويل على المصطلحات المستخدمة . تشير هندسة كاهلر إلى دراسة مشعبات كاهلر، وهندستها وطوبولوجيتها، بالإضافة إلى دراسة البنى والإنشاءات التي يمكن إجراؤها على مشعبات كاهلر، مثل وجود روابط خاصة كوصلات يانغ-ميلز الهرميتية ، أو مقاييس خاصة كمقاييس كاهلر-أينشتاين .

كل تنوع إسقاطي عقدي أملس هو متعدد شعب كاهلر. تُعد نظرية هودج جزءًا أساسيًا من الهندسة الجبرية ، وقد تم إثباتها باستخدام مقاييس كاهلر.

التعريفات

بما أن مشعبات كاهلر مزودة بالعديد من البنى المتوافقة، فإنه يمكن وصفها من وجهات نظر مختلفة. وتأتي تكافؤ وجهات النظر هذه أساسًا من حقيقة أن المجموعة الوحدويةيو(ن){\displaystyle \mathrm {U} (ن)}هو تقاطع أي مجموعتين بينجيلن(ج)،Sص(2ن،R){\displaystyle \mathrm {GL} _{n}(\mathbb {C} ),\mathrm {Sp} (2n,\mathbb {R} )}ويا(2ن){\displaystyle \mathrm {O} (2n)}.

وجهة نظر سيمبليكتية

المتشعب الكاهلري هو متشعب تماثلي(X،ω){\displaystyle (X,\omega )}مزود بهيكل متكامل شبه معقدج{\displaystyle J}وهو ما يتوافق مع الشكل التبسيطيω{\displaystyle \omega }، مما يعني أن الشكل الثنائي الخطي

ز(u،v)=ω(u،جv){\displaystyle g(u,v)=\أوميغا (u,Jv)}

في الفضاء المماسي لـX{\displaystyle X}تكون كل نقطة متناظرة وموجبة التحديد (وبالتالي فهي مقياس ريماني علىX{\displaystyle X}). [ 1 ]

وجهة نظر معقدة

المتشعب الكاهلري هو متشعب معقدX{\displaystyle X}باستخدام مقياس هيرميتيح{\displaystyle h}والتي يرتبط بها شكل 2ω{\displaystyle \omega }مغلق . بتفصيل أكثر ،ح{\displaystyle h}يعطي شكلاً هيرميتياً موجباً محدداً على الفضاء المماسيتيX{\displaystyle TX}في كل نقطة منX{\displaystyle X}، والشكل 2ω{\displaystyle \omega }يتم تعريفها بواسطة

ω(u،v)=يكررح(أناu،v)=أناح(u،v){\displaystyle \omega (u,v)=\operatorname {Re} h(iu,v)=\operatorname {Im} h(u,v)}

بالنسبة للمتجهات المماسيةu{\displaystyle u}وv{\displaystyle v}(أينأنا{\displaystyle i}هو العدد المركب-1{\displaystyle {\sqrt {-1}}}). بالنسبة لمشعب كاهلرX{\displaystyle X}، شكل كاهلرω{\displaystyle \omega }هي شكل حقيقي مغلق من النوع (1,1) . يمكن أيضًا اعتبار مشعب كاهلر مشعبًا ريمانيًا، مع المقياس الريماني.ز{\displaystyle g}محدد بواسطة

ز(u،v)=يكررح(u،v).{\displaystyle g(u,v)=\operatorname {Re} h(u,v).}

بصورة مكافئة، مشعب كاهلرX{\displaystyle X}هو متعدد الشعب هيرميتي ذو بُعد معقدن{\displaystyle n}بحيث يكون لكل نقطةص{\displaystyle p}لX{\displaystyle X}يوجد مخطط إحداثيات هولومورفي حولص{\displaystyle p}حيث يتفق المقياس مع المقياس القياسي علىجن{\displaystyle \mathbb {C} ^{n}}لطلب قطعتين بالقرب منص{\displaystyle p}[ 2 ] أي إذا أخذ الرسم البيانيص{\displaystyle p}ل0{\displaystyle 0}فيجن{\displaystyle \mathbb {C} ^{n}}، ويتم كتابة المقياس بهذه الإحداثيات على النحو التاليحأب=(zأ،zب){\textstyle h_{ab}=\left({\frac {\partial }{\partial z_{a}}},{\frac {\partial }{\partial z_{b}}}\right)}، ثم

حأب=دلتاأب+يا(z2){\displaystyle h_{ab}=\delta _{ab}+O(\|z\|^{2})}

للجميعأ{\displaystyle a}،ب{\displaystyle b}{1،،ن}{\displaystyle \in \{1,\cdots ,n\}}

منذ النموذج 2ω{\displaystyle \omega }إذا كانت مغلقة، فإنها تحدد عنصرًا في علم التماثل دي رامح2(X،R){\displaystyle H^{2}(X,\mathbb {R} )}، والمعروفة باسم فئة كاهلر .

وجهة نظر ريمان

مشعب كاهلر هو مشعب ريمانيX{\displaystyle X}ذات أبعاد زوجية2ن{\displaystyle 2n}التي تحتوي المجموعة الشمولية الخاصة بها على المجموعة الوحدويةيو(ن){\displaystyle \operatorname {U} (n)}[ 3 ] وبالمثل ، هناك بنية معقدةج{\displaystyle J}في الفضاء المماسي لـX{\displaystyle X}عند كل نقطة (أي، خريطة خطية حقيقية منتيX{\displaystyle TX}لنفسه معج2=-1{\displaystyle J^{2}=-1}) بحيثج{\displaystyle J}يحافظ على المقياسز{\displaystyle g}(بمعنى أنز(جu،جv)=ز(u،v){\displaystyle g(Ju,Jv)=g(u,v)}) وج{\displaystyle J}يتم الحفاظ عليها عن طريق النقل المتوازي .

الشكل التبسيطيω{\displaystyle \omega }ثم يتم تعريفها بواسطةز(u،v)=ω(u،جv){\displaystyle g(u,v)=\أوميغا (u,Jv)}وهو مغلق منذج{\displaystyle J}يتم الحفاظ عليها عن طريق النقل المتوازي.

أمثلة

  1. فضاء معقدجن{\displaystyle \mathbb {C} ^{n}}مع المقياس الهرميتي القياسي، يكون متعدد الشعب كاهلر.
  2. حلقة معقدة مضغوطةج/Λ{\displaystyle \mathbb {C} /\Lambda }معΛ{\displaystyle \Lambda }ترث الشبكة الكاملة مقياسًا مسطحًا من المقياس الإقليدي علىجن{\displaystyle \mathbb {C} ^{n}}وبالتالي فهو عبارة عن مشعب كاهلر مضغوط.
  3. كل مقياس ريماني على متعدد شعب ثنائي الأبعاد موجه هو مقياس كاهلر. (في الواقع، زمرة التماثل الخاصة به موجودة في زمرة الدوران).Sيا(2){\displaystyle \mathrm {SO} (2)}، وهو ما يساوي المجموعة الوحدويةيو(1){\displaystyle \mathrm {U} (1)}على وجه الخصوص، يُعدّ مشعب ريماني ثنائي الأبعاد مُوجّه سطح ريماني بطريقة قياسية؛ ويُعرف هذا بوجود إحداثيات متساوية الحرارة . وعلى العكس من ذلك، فإن كل سطح ريماني هو سطح كاهلر، لأن شكل كاهلر لأي متري هيرميتي مغلق لأسباب تتعلق بالأبعاد.
  4. يوجد اختيار قياسي لمقياس كاهلر على الفضاء الإسقاطي المركبجPن{\displaystyle \mathbb {CP} ^{n}}مقياس فوبيني -ستودي . أحد الأوصاف يتضمن المجموعة الوحدويةيو(ن+1){\displaystyle \mathrm {U} (n+1)}، مجموعة التشاكلات الخطية لـجن+1{\displaystyle \mathbb {C} ^{n+1}}التي تحافظ على الشكل الهرميتي القياسي. مقياس فوبيني-ستودي هو المقياس الريماني الفريد علىجPن{\displaystyle \mathbb {CP} ^{n}}(حتى مضاعف موجب) الذي يظل ثابتًا تحت تأثيريو(ن+1){\displaystyle \mathrm {U} (n+1)}علىجPن{\displaystyle \mathbb {CP} ^{n}}أحد التعميمات الطبيعية لـجPن{\displaystyle \mathbb {CP} ^{n}}تُوفّرها الفضاءات المتناظرة الهرميتية من النوع المضغوط، مثل فضاءات غراسمان . ويتمتع المقياس الكاهلري الطبيعي على الفضاء المتناظر الهرميتي من النوع المضغوط بانحناء قطاعي غير سالب.
  5. المقياس المستحث على مشعب فرعي معقد من مشعب كاهلر هو كاهلر. على وجه الخصوص، أي مجموعة فرعية مفتوحة منجن{\displaystyle \mathbb {C} ^{n}}أي مشعب شتاين (مضمن فيجن{\displaystyle \mathbb {C} ^{n}}) أو أي نوع جبري إسقاطي سلس (مضمن فيجPن{\displaystyle \mathbb {CP} ^{n}}) هو كاهلر. وهذا يوفر فئة كبيرة من الأمثلة.
  6. كرة الوحدة المفتوحةبن{\displaystyle \mathbb {B} ^{n}}فيجن{\displaystyle \mathbb {C} ^{n}}يمتلك فضاء الكرة مقياس كاهلر كاملاً يُسمى مقياس بيرغمان ، بانحناء مقطعي هولومورفي يساوي -1. ويُقدم تعميم طبيعي للكرة بواسطة الفضاءات المتناظرة الهرميتية من النوع غير المتراص، مثل فضاء سيجل النصفي العلوي . كل فضاء متناظر هرميتيX{\displaystyle X}يكون النوع غير المضغوط ثنائي الشكل بالنسبة لمجال محدود في بعضجن{\displaystyle \mathbb {C} ^{n}}ومقياس بيرغمان لـX{\displaystyle X}هو مقياس كاهلر كامل ذو انحناء مقطعي غير موجب.
  7. كل سطح K3 هو سطح كاهلر (بحسب سيو). [ 4 ]

جهد كاهلر

دالة حقيقية سلسةρ{\displaystyle \rho }يُطلق على الشكل المغلق الحقيقي (1,1) اسم الشكل التوافقي الفرعي المتعدد تمامًا على مشعب معقد إذا كان الشكل المغلق الحقيقي (1,1)

ω=أنا2¯ρ{\displaystyle \omega ={\frac {i}{2}}\partial {\bar {\partial }}\rho }

موجب، أي أنه شكل كاهلر. هنا،¯{\displaystyle \partial ,{\bar {\partial }}}هي عوامل دولبو . الدالةρ{\displaystyle \rho }يُطلق عليه اسم جهد كاهلر لـω{\displaystyle \omega }.

وعلى النقيض من ذلك، من خلال النسخة المعقدة من معضلة بوانكاريه ، والمعروفة باسم المحلية¯{\displaystyle \partial {\bar {\partial }}}-ليما ، يمكن وصف كل مقياس كاهلر محليًا بهذه الطريقة. أي، إذا(X،ω){\displaystyle (X,\omega )}إذا كان متعدد الشعب من نوع كاهلر، فلكل نقطةص{\displaystyle p}فيX{\displaystyle X}يوجد حييو{\displaystyle U}لص{\displaystyle p}ودالة حقيقية سلسةρ{\displaystyle \rho }علىيو{\displaystyle U}بحيثω|يو=(أنا/2)¯ρ{\displaystyle {\omega \vert }_{U}=(i/2)\partial {\bar {\partial }}\rho }[ 5 ] هناρ{\displaystyle \rho }يُطلق عليه اسم جهد كاهلر المحلي لـω{\displaystyle \omega }لا توجد طريقة مماثلة لوصف مقياس ريماني عام من حيث دالة واحدة.

فضاء كمونات كاهلر

على الرغم من أنه ليس من الممكن دائمًا وصف شكل كاهلر بشكل شامل باستخدام جهد كاهلر واحد، إلا أنه من الممكن وصف الفرق بين شكلين من أشكال كاهلر بهذه الطريقة، شريطة أن يكونا في نفس فئة التماثل دي رام . هذه نتيجة لـ¯{\displaystyle \partial {\bar {\partial }}}-ليما من نظرية هودج .

أي إذا(X،ω){\displaystyle (X,\omega )}إذا كانت متعددة شعب كاهلر مضغوطة، فإن فئة التماثل[ω]حدكتور2(X){\displaystyle [\omega ]\in H_{\text{dR}}^{2}(X)}يُطلق عليه اسم فئة كاهلر . أي ممثل آخر لهذه الفئة،ω{\displaystyle \omega '}على سبيل المثال، يختلف عنω{\displaystyle \omega }بواسطةω=ω+دβ{\displaystyle \omega '=\omega +d\beta }بالنسبة لبعض الأشكال الفرديةβ{\displaystyle \beta }. ال¯{\displaystyle \partial {\bar {\partial }}}وتنص اللمة أيضًا على أن هذا الشكل المحدددβ{\displaystyle d\beta }يمكن كتابتها على النحو التاليدβ=أنا¯φ{\displaystyle d\beta =i\partial {\bar {\partial }}\varphi }لضمان أداء سلسφ:Xج{\displaystyle \varphi :X\to \mathbb {C} }في المناقشة المحلية أعلاه، يتم أخذ فئة كاهلر المحلية[ω]=0{\displaystyle [\omega ]=0}على مجموعة فرعية مفتوحةيوX{\displaystyle U\subset X}وبحسب مبرهنة بوانكاريه، فإن أي شكل كاهلر سيكون متماثلاً محلياً مع الصفر. وبالتالي فإن جهد كاهلر المحليρ{\displaystyle \rho }هو نفسهφ{\displaystyle \varphi }ل[ω]=0{\displaystyle [\omega ]=0}محليا.

بشكل عام إذا[ω]{\displaystyle [\omega ]}إذا كانت فئة كاهلر، فيمكن كتابة أي مقياس كاهلر آخر على النحو التاليωφ=ω+أنا¯φ{\displaystyle \omega _{\varphi }=\omega +i\partial {\bar {\partial }}\varphi }بالنسبة لدالة سلسة كهذه، فإن هذا الشكل ليس بالضرورة شكلاً موجباً ، لذا فإن فضاء كمونات كاهلر للفئة[ω]{\displaystyle [\omega ]}تُعرَّف بأنها تلك الحالات الإيجابية، ويُشار إليها عادةً بـك{\displaystyle {\mathcal {K}}}:

ك[ω]:={φ:XR سلس|ω+أنا¯φ>0}.{\displaystyle {\mathcal {K}}_{[\omega ]}:=\{\varphi :X\to \mathbb {R} {\text{ smooth}}\mid \omega +i\partial {\bar {\partial }}\varphi >0\}.}

إذا اختلف جهدان كاهلر بمقدار ثابت، فإنهما يُعرّفان نفس مقياس كاهلر، وبالتالي فإن فضاء مقاييس كاهلر في الفئة[ω]{\displaystyle [\omega ]}يمكن تحديدها من خلال ناتج القسمةك/R{\displaystyle {\mathcal {K}}/\mathbb {R} }فضاء كمونات كاهلر هو فضاء قابل للانكماش . وبهذه الطريقة، يسمح فضاء كمونات كاهلر بدراسة جميع مقاييس كاهلر في فئة معينة في آن واحد، ويؤدي هذا المنظور في دراسة نتائج الوجود لمقاييس كاهلر.

مشعبات كاهلر ومُصغِّرات الحجم

على مشعب كاهلر(X،ω){\displaystyle (X,\omega )}من الأبعادن{\displaystyle n}، شكل الحجمωنن!{\displaystyle {\frac {\omega ^{n}}{n!}}}مرتبط بالشكل التبسيطيω{\displaystyle \omega }وهو أيضًا شكل الحجم الريماني للمقياسز=Rهـ(ω){\displaystyle g=\mathrm {Re} (\omega )}[ 6 ]

من السمات المميزة لمتشعبات كاهلر المدمجة حقيقة أن حجم الفضاء الفرعي العقدي المغلق لـY{\displaystyle Y}يتم تحديده من خلال فئته الأساسية[Y]{\displaystyle [Y]}تمت مشاهدته فيح*(X،Z){\displaystyle H_{*}(X,\mathbb {Z} )}بمعنى ما، هذا يعني أن هندسة الفضاء الجزئي المركب محدودة من حيث طوبولوجيته. (وهذا لا ينطبق إطلاقًا على الفضاءات الجزئية الحقيقية). وبصراحة، تنص صيغة ويرتينجر على أن

voل(Y)=1ر!Yωر{\displaystyle \mathrm {vol} (Y)={\frac {1}{r!}}\int _{Y}\omega ^{r}}

أينY{\displaystyle Y}هو فضاء فرعي معقد مغلق ذو أبعاد r وω{\displaystyle \omega }هي صيغة كاهلر. [ 7 ] بما أنω{\displaystyle \omega }إذا كانت المجموعة مغلقة، فإن هذا التكامل يعتمد فقط على الفئة الأساسية لـY{\displaystyle Y}فيح2ر(X،R){\displaystyle H_{2r}(X,\mathbb {R} )}ويمكن التعبير عنها على النحو التالي:

voل(Y)=1ر![ω]ر[Y]،{\displaystyle \mathrm {vol} (Y)={\frac {1}{r!}}[\omega ]^{r}\cdot [Y],}.

تتسم هذه المجلدات دائمًا بالإيجابية، مما يعكس إيجابية قوية لدى فئة كاهلر.ω{\displaystyle \omega }فيح2(X،R){\displaystyle H^{2}(X,\mathbb {R} )}فيما يتعلق بالفضاءات الفرعية المعقدة. على وجه الخصوص،ωن0{\displaystyle \omega ^{n}\neq 0}لمشعب كاهلر صغير الحجمX{\displaystyle X}ذو أبعاد معقدةن1{\displaystyle n\geq 1}.

ومن الحقائق ذات الصلة أن كل فضاء عقدي مغلقY{\displaystyle Y}من مشعب كاهلر صغير الحجمX{\displaystyle X}هي فضاء فرعي أدنى (خارج مجموعتها المفردة). بل وأكثر من ذلك: بحسب نظرية الهندسة المعايرة ،Y{\displaystyle Y}يقلل الحجم بين جميع الدورات (الحقيقية) في نفس فئة التماثل.

هويات كاهلر

نتيجةً للتفاعل القوي بين البنى الملساء والمعقدة والريمانية على مشعب كاهلر، توجد متطابقات طبيعية بين مختلف المؤثرات على الأشكال التفاضلية المعقدة لمشعبات كاهلر، وهي متطابقات لا تنطبق على المشعبات المعقدة الأخرى. تربط هذه المتطابقات المشتقة الخارجيةد{\displaystyle d}، مشغلو دولبو،¯{\displaystyle \partial ,{\bar {\partial }}}وأتباعهم، اللابلاسيونΔد،Δ،Δ¯{\displaystyle \Delta _{d},\Delta _{\partial },\Delta _{\bar {\partial }}}، ومؤثر ليفشيتزل:=ω-{\displaystyle L:=\omega \wedge -}ومرافقه، عامل الانقباضΛ=ل*{\displaystyle \Lambda =L^{*}}[ ٨ ] تُشكّل المتطابقات أساس الأدوات التحليلية على مشعبات كاهلر، وبالاقتران مع نظرية هودج، تُعدّ أساسية في إثبات العديد من الخصائص المهمة لمشعبات كاهلر وتماثلها. وعلى وجه الخصوص، تُعدّ متطابقات كاهلر حاسمة في إثبات نظريتي كودايرا وناكاو للتلاشي ، ونظرية ليفشيتز للمستوى الفائق ، ونظرية هارد ليفشيتز ، وعلاقات هودج-ريمان الثنائية الخطية ، ونظرية مؤشر هودج .

لابلاس على مشعب كاهلر

على مشعب ريماني ذي بُعدن{\displaystyle n}، لابلاس على سطح أملسر{\displaystyle r}يتم تعريف -forms بواسطة Δد=دد*+د*د{\displaystyle \Delta _{d}=dd^{*}+d^{*}d} أيند{\displaystyle d}هو المشتق الخارجي ود*=-(-1)ن(ر+1)د{\displaystyle d^{*}=-(-1)^{n(r+1)}\star d\,\star }، أين{\displaystyle \star }هو مشغل نجمة هودج . (بمعنى آخر،د*{\displaystyle d^{*}}هو المرافق لـد{\displaystyle d}فيما يتعلق بالضرب الداخلي L 2 علىر{\displaystyle r}(أشكال ذات دعم مضغوط.) بالنسبة لمتشعب هيرميتيX{\displaystyle X}،د{\displaystyle d}ود*{\displaystyle d^{*}}تتحلل على النحو التالي

د=+¯،    د*=*+¯*،{\displaystyle d=\partial +{\bar {\partial }},\ \ \ \ d^{*}=\partial ^{*}+{\bar {\partial }}^{*},}

وتم تعريف اثنين آخرين من اللابلاسيين:

Δ¯=¯¯*+¯*¯،    Δ=*+*.{\displaystyle \Delta _{\bar {\partial }}={\bar {\partial }}{\bar {\partial }}^{*}+{\bar {\partial }}^{*}{\bar {\partial }},\ \ \ \ \Delta _{\partial }=\partial \partial ^{*}+\partial ^{*}\partial .}

لوX{\displaystyle X}إذا كان كاهلر، فإن متطابقات كاهلر تعني أن هذه اللابلاسية كلها متشابهة حتى ثابت: [ 9 ]

Δد=2Δ¯=2Δ.{\displaystyle \Delta _{d}=2\Delta _{\bar {\partial }}=2\Delta _{\partial }.}

تشير هذه الهويات إلى أنه على مشعب كاهلرX{\displaystyle X}،

حر(X)=ص+q=رحص،q(X)،{\displaystyle {\mathcal {H}}^{r}(X)=\bigoplus _{p+q=r}{\mathcal {H}}^{p,q}(X),}

أينحر{\displaystyle {\mathcal {H}}^{r}}هو فضاء التوافقياتر{\displaystyle r}- نماذج علىX{\displaystyle X}(نماذج)α{\displaystyle \alpha }معΔα=0{\displaystyle \Delta \alpha =0}) وحص،q{\displaystyle {\mathcal {H}}^{p,q}}هو فضاء التوافقيات(ص،q){\displaystyle (p,q)}-forms . أي، شكل تفاضليα{\displaystyle \alpha }تكون متناغمة إذا وفقط إذا كان كل من(ص،q){\displaystyle (p,q)}المكونات متناغمة.

علاوة على ذلك، بالنسبة لمشعب كاهلر صغير الحجمX{\displaystyle X}تحتوي كل فئة من فئات التماثل في تماثل دي رام أو تماثل دولبو على ممثل توافقي فريد. وبالتالي، فإن تحليل الأشكال التوافقية إلى مكونات (p,q) يؤدي إلى تحليل هودج.

حر(X،R)=ص+q=رحص،q(X،ج).{\displaystyle H^{r}(X,\mathbb {R} )=\bigoplus _{p+q=r}H^{p,q}(X,\mathbb {C} ).}

علاوة على ذلك، تقدم نظرية هودج تفسيراً لهذا الانقسام لا يعتمد على اختيار مقياس كاهلر. أي، علم التماثل.حر(X،ج){\displaystyle H^{r}(X,\mathbf {C} )}لX{\displaystyle X}مع معاملات معقدة تنقسم كمجموع مباشر لمجموعات تماثل حزم متماسكة معينة : [ 10 ]

حر(X،ج)ص+q=رحq(X،Ωص).{\displaystyle H^{r}(X,\mathbf {C} )\cong \bigoplus _{p+q=r}H^{q}(X,\Omega ^{p}).}

تعتمد المجموعة الموجودة على اليسار فقط علىX{\displaystyle X}كمساحة طوبولوجية، بينما تعتمد المجموعات على اليمين علىX{\displaystyle X}باعتبارها فضاءً متعدد الشعب معقدًا. لذا، تربط نظرية هودج للتحليل بين الطوبولوجيا والهندسة المعقدة للفضاءات متعددة الشعب المدمجة من نوع كاهلر.

بدلاً من ذلك، يمكن إثبات أن تحليل هودج مستقل عن مقياس كاهلر باستخدام علم التماثل بوت تشيرن [ 11 ] .

يتركحص،q(X){\displaystyle H^{p,q}(X)}ليكن فضاء المتجهات المركبحq(X،Ωص){\displaystyle H^{q}(X,\Omega ^{p})}والذي يمكن تحديده بالفضاءحص،q(X){\displaystyle {\mathcal {H}}^{p,q}(X)}من الأشكال التوافقية بالنسبة لمقياس كاهلر معين. أعداد هودج لـX{\displaystyle X}يتم تعريفها بواسطةحص،q(X)=دأنامجحص،q(X){\displaystyle h^{p,q}(X)=\mathrm {dim} _{\mathbf {C} }H^{p,q}(X)}يستلزم تحليل هودج تحليل أعداد بيتي لمتشعب كاهلر مضغوطX{\displaystyle X}من حيث أرقام هودج الخاصة بها:

بر=ص+q=رحص،q.{\displaystyle b_{r}=\sum _{p+q=r}h^{p,q}.}

تحقق أعداد هودج لمتشعب كاهلر المضغوط عدة متطابقات. تناظر هودجحص،q=حq،ص{\displaystyle h^{p,q}=h^{q,p}}يبقى صحيحًا لأن لابلاسΔد{\displaystyle \Delta _{d}}هو مشغل حقيقي، ولذاحص،q=حq،ص¯{\displaystyle H^{p,q}={\overline {H^{q,p}}}}الهويةحص،q=حن-ص،ن-q{\displaystyle h^{p,q}=h^{n-p,n-q}}يمكن إثبات ذلك باستخدام حقيقة أن مؤثر نجمة هودج يعطي تماثلًاحص،qحن-ص،ن-q¯{\displaystyle H^{p,q}\cong {\overline {H^{n-p,n-q}}}}ويترتب على ذلك أيضاً ثنائية سير .

طوبولوجيا مشعبات كاهلر المدمجة

من النتائج البسيطة لنظرية هودج أن كل عدد بيتي فرديب2أ+1{\displaystyle b_{2a+1}}يكون عدد عناصر مشعب كاهلر المضغوط زوجيًا، وفقًا لتناظر هودج. وهذا لا ينطبق على المشعبات المركبة المضغوطة بشكل عام، كما يتضح من مثال سطح هوبف ، الذي له شكل متماثل معS1×S3{\displaystyle \mathbb {S} ^{1}\times \mathbb {S} ^{3}}وبالتالي لديهب1=1{\displaystyle b_{1}=1}.

تُعدّ "حزمة كاهلر" مجموعة من القيود الإضافية على تماثلية مشعبات كاهلر المدمجة، استنادًا إلى نظرية هودج. وتشمل النتائج نظرية ليفشيتز للمستويات الفائقة ، ونظرية ليفشيتز الصعبة ، وعلاقات هودج-ريمان الثنائية الخطية . [ 12 ] ومن النتائج ذات الصلة أن كل مشعب كاهلر مدمج هو مشعب شكلي بالمعنى المقصود في نظرية التماثل العقلاني. [ 13 ]

لا يزال السؤال مفتوحًا حول أي الزمر يمكن أن تكون زمرًا أساسية لمتشعبات كاهلر المدمجة، والتي تُسمى زمر كاهلر . تُقدم نظرية هودج العديد من القيود على زمر كاهلر الممكنة. [ 14 ] أبسط هذه القيود هو أن يكون للتحويل الأبلي لزمرة كاهلر رتبة زوجية، نظرًا لأن عدد بيتيب1{\displaystyle b_{1}}عدد الأعداد الصحيحة في فضاء كاهلر المضغوط زوجي. (على سبيل المثال،Z{\displaystyle \mathbb {Z} }(ليست المجموعة الأساسية لمتشعب كاهلر مضغوط.) امتدادات النظرية مثل نظرية هودج غير الأبيلية تعطي قيودًا إضافية على المجموعات التي يمكن أن تكون مجموعات كاهلر.

بدون شرط كاهلر، يكون الوضع بسيطًا: أظهر كليفورد تاوبس أن كل مجموعة معروضة بشكل محدود تنشأ كمجموعة أساسية لبعض المشعبات المعقدة المدمجة ذات البعد 3. [ 15 ] (على العكس من ذلك، فإن المجموعة الأساسية لأي مشعب مغلق تكون معروضة بشكل محدود.)

توصيفات الأصناف الإسقاطية المعقدة ومتشعبات كاهلر المدمجة

تُحدد نظرية كودايرا للتضمين خصائص التنوعات الإسقاطية المركبة الملساء بين جميع مشعبات كاهلر المدمجة. أي أن مشعبًا مركبًا مدمجًاX{\displaystyle X}تكون إسقاطية إذا وفقط إذا كان هناك شكل كاهلرω{\displaystyle \omega }علىX{\displaystyle X}صفه فيح2(X،R){\displaystyle H^{2}(X,\mathbb {R} )}هي على صورة مجموعة التماثل التكامليح2(X،Z){\displaystyle H^{2}(X,\mathbb {Z} )}(لأن المضاعف الموجب لشكل كاهلري هو شكل كاهلري، فإن القول بأنX{\displaystyle X}له شكل كاهلر الذي ينتمي إلى فئةح2(X،R){\displaystyle H^{2}(X,\mathbb {R} )}يأتي منح2(X،سؤال){\displaystyle H^{2}(X,\mathbb {Q} )}.) أو بعبارة أخرى،X{\displaystyle X}تكون إسقاطية إذا وفقط إذا كانت هناك حزمة خطية هولومورفيةل{\displaystyle L}علىX{\displaystyle X}بمقياس هيرميتي يكون شكل انحنائهΘ{\displaystyle \Theta }موجب (لأنأنا2πΘ{\displaystyle {\frac {i}{2\pi }}\Theta }ثم يكون شكل كاهلر الذي يمثل فئة تشيرن الأولى منل{\displaystyle L}فيح2(X،Z){\displaystyle H^{2}(X,\mathbb {Z} )}أي شكل من أشكال كاهلرω{\displaystyle \omega }صفه فيح2(X،R){\displaystyle H^{2}(X,\mathbb {R} )}ينتمي إلىح2(X،Z){\displaystyle H^{2}(X,\mathbb {Z} )}يُطلق عليه اسم نموذج هودجX{\displaystyle X}والمقياس الريماني المرتبط بـω{\displaystyle \omega }يُطلق عليه اسم مقياس هودج. يُطلق على مشعب كاهلر المضغوط المزود بمقياس هودج اسم مشعب هودج. [ 16 ] [ 17 ]

تسري العديد من خصائص مشعبات كاهلر في عمومية أكبر قليلاً لـ¯{\displaystyle \partial {\bar {\partial }}}-المتشعبات، أي المتشعبات المركبة المدمجة التي يكون فيها¯{\displaystyle \partial {\bar {\partial }}}تتحقق اللمة . على وجه الخصوص، يُعدّ علم التماثل بوت-تشيرن بديلاً لعلم التماثل دولبو للمشعبات المركبة المدمجة، وهما متماثلان إذا وفقط إذا حقق المشعب الشروط التالية:¯{\displaystyle \partial {\bar {\partial }}}-lemma، وتتفق بشكل خاص عندما يكون التشعب كاهلر. بشكل عام، تحتوي نواة الخريطة الطبيعية من تماثل بوت-تشيرن إلى تماثل دولبو على معلومات حول فشل التشعب في أن يكون كاهلر. [ 18 ]

كل منحنى معقد مضغوط هو إسقاطي، ولكن في بُعد معقد لا يقل عن 2، توجد العديد من مشعبات كاهلر المضغوطة غير الإسقاطية؛ على سبيل المثال، معظم الأسطح الحلقية المعقدة المضغوطة ليست إسقاطية. قد يتساءل المرء عما إذا كان من الممكن على الأقل تشويه كل مشعب كاهلر مضغوط (عن طريق تغيير البنية المعقدة باستمرار) إلى تنوع إسقاطي أملس. يشير عمل كونيهيكو كودايرا حول تصنيف الأسطح إلى أنه يمكن بالفعل تشويه كل مشعب كاهلر مضغوط ذي بُعد معقد 2 إلى تنوع إسقاطي أملس. ومع ذلك، وجدت كلير فوازين أن هذا يفشل في الأبعاد التي لا تقل عن 4. فقد أنشأت مشعب كاهلر مضغوطًا ذا بُعد معقد 4 لا يكافئ حتى تماثليًا أي تنوع إسقاطي معقد أملس. [ 19 ]

يمكن أيضًا طلب توصيف للمتشعبات الكاهلرية المدمجة من بين جميع المتشعبات المركبة المدمجة. في البعد المركب 2، أثبت كودايرا ويوم -تونغ سيو أن السطح المركب المدمج يمتلك مقياس كاهلر إذا وفقط إذا كان عدد بيتي الأول فيه زوجيًا. [ 4 ] وقدّم بوخدال ولاماري، بشكل مستقل، برهانًا بديلًا لهذه النتيجة لا يتطلب دراسة كل حالة على حدة باستخدام تصنيف الأسطح المركبة المدمجة. [ 20 ] [ 21 ] وبالتالي، فإن "الكاهلرية" خاصية طوبولوجية بحتة للأسطح المركبة المدمجة. ومع ذلك، يُظهر مثال هيروناكا أن هذا لا ينطبق في الأبعاد 3 على الأقل. بتفصيل أكثر، المثال عبارة عن عائلة ذات مُعامل واحد من المتشعبات المركبة المدمجة ثلاثية الأبعاد الملساء، بحيث تكون معظم الألياف كاهلرية (بل وإسقاطية)، لكن أحد الألياف ليس كاهلريًا. وبالتالي، يمكن أن يكون المتشعب الكاهلري المدمج متماثلًا مع متشعب مركب غير كاهلري.

مشعبات كاهلر-أينشتاين

يُطلق على مشعب كاهلر اسم كاهلر-أينشتاين إذا كان له انحناء ريتشي ثابت . وبصورة مكافئة، يكون موتر انحناء ريتشي مساويًا لثابت.λ{\displaystyle \lambda }مضروبًا في موتر القياس ،Rأناج=λز{\displaystyle \mathrm {Ric} =\lambda g}يُستقى الاستشهاد بأينشتاين من النسبية العامة ، التي تنص على أنه في غياب الكتلة، يكون الزمكان متعدد الشعب لورنتزيًا رباعي الأبعاد ذو انحناء ريتشي صفري. راجع مقالة متعددات شعب أينشتاين لمزيد من التفاصيل.

على الرغم من أن انحناء ريتشي مُعرَّف لأي مشعب ريماني، إلا أنه يلعب دورًا خاصًا في هندسة كاهلر: انحناء ريتشي لمشعب كاهلرX{\displaystyle X}يمكن اعتبارها شكلاً مغلقاً حقيقياً (1,1) يمثل فئة تشيرن الأولى للحزمة المماسية لـX{\displaystyle X}فيح2(X،R){\displaystyle H^{2}(X,\mathbb {R} )}ويترتب على ذلك أن الحزمة الأساسية لمتشعب كاهلر-أينشتاين المضغوطX{\displaystyle X}إما أن يكون مضادًا للسعة، أو تافهًا من الناحية الهومولوجي، أو وفيرًا ، اعتمادًا على ما إذا كان الثابتλ{\displaystyle \lambda }تكون قيمة موجبة أو صفرية أو سالبة. تُسمى مشعبات كاهلر المدمجة من هذه الأنواع الثلاثة على التوالي: مشعبات فانو ، ومشعبات كالابي-ياو ، ومشعبات ذات حزمة قانونية وافرة (مما يعني النوع العام ). وبحسب نظرية كودايرا للتضمين، فإن مشعبات فانو والمشعبات ذات الحزمة القانونية الوافرة هي تلقائيًا أصناف إسقاطية.

أثبت شينغ-تونغ ياو حدسية كالابي : كل تنوع إسقاطي أملس ذي حزمة قانونية وافرة يمتلك مقياس كاهلر-أينشتاين (مع انحناء ريتشي سالب ثابت)، وكل مشعب كالابي-ياو يمتلك مقياس كاهلر-أينشتاين (مع انحناء ريتشي صفري). تُعد هذه النتائج مهمة لتصنيف التنوعات الجبرية، مع تطبيقات مثل متباينة مياوكا-ياو للتنوعات ذات الحزمة القانونية الوافرة، وتحليل بوفيل-بوغومولوف لمشعبات كالابي-ياو. [ 22 ]

على النقيض من ذلك، لا تمتلك كل أصناف فانو الملساء مقياس كاهلر-أينشتاين (الذي يتميز بانحناء ريتشي موجب ثابت). ومع ذلك، أثبت كل من شيوكسيونغ تشين، وسيمون دونالدسون ، وسونغ صن حدسية ياو- تيان -دونالدسون: يمتلك صنف فانو الأملس مقياس كاهلر-أينشتاين إذا وفقط إذا كان مستقرًا من النوع K ، وهو شرط جبري-هندسي بحت.

في الحالات التي يتعذر فيها وجود مقياس كاهلر-أينشتاين، يمكن دراسة تعميمات معتدلة تشمل مقاييس كاهلر ذات الانحناء القياسي الثابت ومقاييس كاهلر المتطرفة . وعندما يكون مقياس كاهلر-أينشتاين موجودًا، فإن هذه التعميمات الأوسع نطاقًا تكون تلقائيًا مقياس كاهلر-أينشتاين.

مشعبات كاهلر ذات الانحناء الثابت

انحناء مقطعي هولومورفي

انحراف مشعب ريمانيX{\displaystyle X}يُقاس الانحناء المقطعي ، وهو عدد حقيقي مرتبط بأي مستوى ثنائي الأبعاد حقيقي في الفضاء المماسي، وذلك وفقًا للمقياس القياسي على الفضاء الإقليدي.X{\displaystyle X}عند نقطة. بالنسبة لمتشعب هيرميتي (على سبيل المثال، متشعب كاهلر)، يتم تعريف الانحناء المقطعي الهولومورفي على أنه الانحناء المقطعي المقيد بالخطوط المعقدة في الفضاء المماسي.

في مشعب كاهلر، يحدد الانحناء المقطعي الهولومورفي الانحناء المقطعي بشكل كامل، وبالتالي موتر الانحناء. [ 23 ]

يرتبط انحناء المقطع الهولومورفي ارتباطًا وثيقًا بالهندسة المعقدة للمشعب المعقد الأساسي. ومن النتائج الأولية لفرضية أهلفورس شوارتز أنه إذا(X،ω){\displaystyle (X,\omega )}إذا كانت فضاءً هيرميتيًا ذا مقياس هيرميتي ذي انحناء مقطعي هولومورفي سالب (محدود من الأعلى بثابت سالب)، فإنه يكون فضاءً زائديًا من نوع برودي (أي، كل خريطة هولومورفية).جX{\displaystyle \mathbb {C} \to X}(ثابت). إذاX{\displaystyle X}إذا كانت متراصة، فإن هذا يعادل كون المتشعب زائدي كوباياشي . [ 24 ]

من ناحية أخرى، إذا(X،ω){\displaystyle (X,\omega )}أظهر يانغ شياوكوي أن الفضاء متعدد الشعب الكاهلري المضغوط ذو مقياس كاهلري ذي انحناء مقطعي هولومورفي موجب.X{\displaystyle X}يرتبط ذلك بشكل منطقي.

من السمات البارزة للهندسة المعقدة أن انحناء المقطع الهولومورفي يتناقص على الفضاءات الفرعية المعقدة. [ 25 ] (وينطبق الأمر نفسه على مفهوم أعمّ، وهو انحناء المقطع الثنائي الهولومورفي). على سبيل المثال، كل فضاء فرعي معقد منجن{\displaystyle \mathbb {C} ^{n}}(مع المقياس المستحث منجن{\displaystyle \mathbb {C} ^{n}}) له انحناء مقطعي هولومورفي غير موجب.

بالنسبة للتطبيقات الهولومورفية بين المشعبات الهرميتية، لا يكون انحناء المقطع الهولومورفي قويًا بما يكفي للتحكم في حد انحناء الهدف الظاهر في تقدير رتبة شوارتز الثانية. وقد حفز هذا الأمر النظر في انحناء المقطع الثنائي الحقيقي ، الذي قدمه شياوكوي يانغ وفانغيانغ تشنغ. [ 26 ] ويظهر هذا أيضًا في أعمال مان-تشون لي وجيفري ستريتس تحت اسم عامل الانحناء المركب . [ 27 ]

مشعبات كاهلر ذات انحناء مقطعي هولومورفي ثابت

إنّ مشعبات كاهلر الكاملة الوحيدة ذات الاتصال البسيط والانحناء الثابت هيجPن،جن{\displaystyle \mathbb {CP} ^{n},\mathbb {C} ^{n}}، وكرة الوحدة فيجن{\displaystyle \mathbb {C} ^{n}}[ 28 ]

  • علىجPن{\displaystyle \mathbb {CP} ^{n}}، الانحناء المقطعي لمقياس فوبيني-ستودي (لـن2{\displaystyle n\geq 2}) يتراوح بين 1/4 و 1 عند كل نقطة، بينما يكون لهذا الفضاء انحناء مقطعي هولومورفي ثابت يساوي 1.
  • علىجن{\displaystyle \mathbb {C} ^{n}}، المقياس الإقليدي هو مقياس كاهلر ذو انحناء ريماني ثابت، وبالتالي انحناء مقطعي هولومورفي، يساوي 0.
  • على الكرة المفتوحة فيجن{\displaystyle \mathbb {C} ^{n}}يوجد مقياس كاهلر كامل ذو انحناء مقطعي هولومورفي ثابت يساوي-1{\displaystyle -1}، والتي تسمى المقياس الزائدي المركب، ويتغير انحناء ريمان المقطعي الخاص بها بين-1/4{\displaystyle -1/4}و-1{\displaystyle -1}حتى قيمة ثابتة، يتطابق هذا المقياس مع مقياس بيرغمان ومقياس كوياباشي، ويجعل الكرة فضاءً متناظرًا هيرميتيًا من النوع غير المتراص .

ونتيجة لذلك، فإن أي مشعب كاهلر كامل ذو انحناء مقطعي ثابت هولومورفي متساوي القياس بشكل هولومورفي مع خارج قسمة غير منفرد لأحد هذه الفضاءات النموذجية الثلاثة.

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. يختار بعض المؤلفين اتفاقية انحناء أخرى، يكون فيها الانحناء المقطعي الهولومورفي ثابتًا ويساوي -4.

مراجع

  1. ^ كاناس دا سيلفا (2001) ، التعريف 16.1.
  2. Zheng (2000) ، الاقتراح 7.14.
  3. ^ كوباياشي ونوميزو (1996) ، المجلد 2، ص. 149.
  4. 1 2 بارث وآخرون. (2004) ، القسم الرابع.3.
  5. ^ مورويانو (2007) ، الاقتراح 8.8.
  6. ^ تشنغ (2000) ، القسم 7.4.
  7. ^ تشنغ (2000) ، القسم 7.4.
  8. ^ هيوبرشتس (2005) ، القسم 3.1.
  9. ^ هيوبرشتس (2005) ، الاقتراح 3.1.12.
  10. ^ هيوبرشتس (2005) ، النتيجة الطبيعية 3.2.12.
  11. ديمايلي 2012 ، القسم السادس.8.2
  12. ^ Huybrechts (2005) ، الأقسام 3.3 و 5.2،
  13. ^ هيوبرشتس (2005) ، الاقتراح 3.أ.28.
  14. أموروس وآخرون (1996)
  15. ^ أموروس وآخرون. (1996) ، النتيجة الطبيعية 1.66.
  16. ويلز (2007) ص 217 التعريف 1.1
  17. كودايرا (1954)
  18. أنجيلا، د. وتوماسيني، أ.، 2013. حول¯{\displaystyle \partial {\overline {\partial }}}- علم التماثل ليما وبوت تشيرن. اختراعات الرياضيات , 192 (1)، الصفحات من 71 إلى 81.
  19. فوازان (2004)
  20. بوخدال (1999)
  21. لاماري (1999)
  22. Zheng (2000) ، النتيجة 9.8.
  23. {{harvtxt|كوباياشي|نوميزو|1996|loc=الاقتراح IX.7.1
  24. ^ تشنغ (2000) ، ليما 9.14.
  25. ^ كوباياشي ونوميزو (1996) ، الإصدار 2، الاقتراح IX.9.2.
  26. ^ يانغ وتشنغ (2018)
  27. لي وستريتس (2021)
  28. ^ كوباياشي ونوميزو (1996 ، القسم تاسعا.7)

مصادر