Инварианты Зайберга – Виттена. - Seiberg–Witten invariants - Wikipedia

В математике и особенно калибровочная теория, Инварианты Зайберга – Виттена. инварианты компактных гладких ориентированных 4-коллектор представлен Эдвард Виттен  (1994 ), с использованием Теория Зайберга – Виттена изучен Натан Зайберг и Виттен  (1994a, 1994b ) во время исследования Калибровочная теория Зайберга – Виттена.

Инварианты Зайберга – Виттена подобны Инварианты Дональдсона и может использоваться для доказательства аналогичных (но иногда немного более сильных) результатов о гладких 4-многообразиях. С ними технически намного проще работать, чем с инвариантами Дональдсона; Например, пространства модулей решений из Уравнения Зайберга – Виттена имеет тенденцию быть компактным, поэтому можно избежать сложных проблем, связанных с компактификацией пространств модулей в теории Дональдсона.

Подробное описание инвариантов Зайберга – Виттена см. В (Дональдсон 1996 ), (Мур 2001 ), (Морган 1996 ), (Николаеску 2000 ), (Скорпан 2005, Глава 10). Относительно симплектических многообразий и Инварианты Громова – Виттена. видеть (Таубес 2000 ). О ранней истории см. (Джексон 1995 ).

Вращениеc-конструкции

Вращениеc группа (в измерении 4)

где действует как знак обоих факторов. Группа имеет естественный гомоморфизм в SO (4) = Spin (4) / ± 1.

Для компактного ориентированного 4-многообразия выберем гладкое Риманова метрика с Леви Чивита связь . Это сокращает структурную группу из связной компоненты GL (4)+ к SO (4) и безвреден с гомотопической точки зрения. Спинc-структура или сложная спиновая структура на M является редукцией структурной группы к Spinc, т.е. поднятие структуры SO (4) на касательном расслоении к группе Spinc. По теореме Hirzebruch и Хопф, каждое гладкое ориентированное компактное 4-многообразие допускает вращениеc структура.[1] Существование спинаc структура эквивалентна наличие лифта второй Класс Штифеля-Уитни в класс Наоборот, такой подъем определяет спинc конструкция до 2 кручений в А спиновая структура правильный требует более строгих

Спинc структура определяет (и определяется) спинорный пучок исходящий из 2 сложных размерных положительных и отрицательных спинор представление Spin (4), на котором U (1) действует умножением. У нас есть . Спинорный пучок поставляется с градуированным представлением расслоения алгебры Клиффорда, т.е. такое, что для каждой 1 формы у нас есть и . Есть уникальная эрмитова метрика на s.t. косоэрмитово для форм вещественной 1 . Он дает индуцированное действие форм путем антисимметризации. В частности, это дает изоморфизм самодуальных двух форм с бесследными косоэрмитовыми эндоморфизмами которые затем идентифицируются.

Уравнения Зайберга – Виттена

Позволять быть детерминантный линейный пучок с . Для каждого подключения с на , существует уникальная спинорная связь на т.е. такое соединение, что за каждую 1 форму и векторное поле . Затем связь Клиффорда определяет оператор Дирака на . Группа карт действует как калибровочная группа на множестве всех связностей на . Действие может быть "фиксированным калибром", например по условию , оставляя эффективную параметризацию пространства всех таких связей с остаточным калибровочная группа действий.

Написать для спинорного поля положительной киральности, т. е. участка . Уравнения Зайберга – Виттена для есть сейчас

Здесь замкнутая 2-форма кривизны , - его самодуальная часть, а σ - отображение квадрата из бесследному эрмитову эндоморфизму отождествляется с воображаемой самодуальной 2-формой, и это настоящая самодуальная двойная форма, часто принимаемая за ноль или гармоническую. Калибровочная группа действует в пространстве решений. После добавления манометра условие фиксации невязка U (1) действует свободно, за исключением «приводимых решений» с . По техническим причинам уравнения фактически определены в подходящих Соболевские пространства достаточно высокой регулярности.

Применение формулы Вайтценбека

и личность

решениям уравнений дает равенство

.

Если максимально , так что это показывает, что для любого решения sup-норма является априори ограничена оценкой, зависящей только от скалярной кривизны из и самодвойственная форма . После добавления условия фиксации калибровки эллиптическая регулярность уравнения Дирака показывает, что на самом деле решения априори ограничены в соболевских нормах произвольной регулярности, что показывает, что все решения гладкие, а пространство всех решений с точностью до калибровочной эквивалентности компактно.

Решения уравнений Зайберга – Виттена называются монополи, поскольку эти уравнения являются уравнения поля безмассового магнитные монополи на коллекторе .

Пространство модулей решений

На пространство решений действует калибровочная группа, и фактор по этому действию называется пространство модулей монополей.

Пространство модулей обычно представляет собой многообразие. Для общих метрик после фиксации калибровки уравнения вырезают пространство решений в поперечном направлении и таким образом определяют гладкое многообразие. Остаточная U (1) «калибровочно фиксированная» калибровочная группа U (1) действует свободно, за исключением приводимых монополей, т.е. решений с . Посредством Теорема Атьи-Зингера об индексе пространство модулей конечномерно и имеет «виртуальную размерность»

что для общих показателей является фактическим измерением, отличным от приводимых. Это означает, что пространство модулей в общем случае пусто, если виртуальная размерность отрицательна.

Для самостоятельной двойной формы 2 , приводимые решения имеют , а значит, определяются связями на такой, что для некоторой антисамодуальной 2-формы . Посредством Разложение Ходжа, поскольку замкнуто, единственное препятствие к решению этого уравнения для данный и , - гармоническая часть и , а гармоническая часть или, что то же самое, (де Рама) класс когомологий формы кривизны, т.е. . Таким образом, поскольку необходимое и достаточное условие приводимого решения:

куда пространство гармонических антисамодуальных 2-форм. Две формы является -допустимое, если это условие нет встречаются и решения обязательно неприводимы. В частности, для , пространство модулей является (возможно, пустым) компактным многообразием для метрик общего положения и допустимым . Обратите внимание, что если пространство -допустимые две формы связаны, тогда как если он состоит из двух связанных компонентов (камер). Пространству модулей можно дать естественную ориентацию из ориентации на пространстве положительных гармонических 2 форм и первых когомологий.

В априори оценка решений, также дает априори границы на . Следовательно, (для фиксированного ) только конечное число , а значит, только конечное число Spinc структуры с непустым пространством модулей.

Инварианты Зайберга – Виттена.

Инвариант Зайберга – Виттена четырехмерного многообразия. M с б2+(M) ≥ 2 - отображение из спинаc структуры на M к Z. Значение инварианта на спинеc Структуру проще всего определить, когда пространство модулей нульмерно (для общей метрики). В данном случае значение - это количество элементов пространства модулей, подсчитанное со знаками.

Инвариант Зайберга – Виттена также можно определить, когда б2+(M) = 1, но тогда это зависит от выбора камеры.

Многообразие M Говорят, что из простой тип если инвариант Зайберга-Виттена обращается в нуль всякий раз, когда ожидаемая размерность пространства модулей отлична от нуля. В гипотеза простого типа заявляет, что если M просто связано и б2+(M) ≥ 2, то многообразие простого типа. Это верно для симплектических многообразий.

Если коллектор M имеет метрику положительной скалярной кривизны и б2+(M) ≥ 2, то все инварианты Зайберга – Виттена M исчезнуть.

Если коллектор M - связная сумма двух многообразий, каждое из которых имеет б2+ ≥ 1, то все инварианты Зайберга – Виттена M исчезнуть.

Если коллектор M односвязно и симплектично и б2+(M) ≥ 2, то он имеет спинc структура s на котором инвариант Зайберга – Виттена равен 1. В частности, его нельзя разбить как связную сумму многообразий с б2+ ≥ 1.

Рекомендации

  1. ^ Hirzebruch, F .; Хопф, Х. (1958). "Felder von Flächenelementen в 4-х мерном Mannigfaltigkeiten". Математика. Анна. 136: 156–172. Дои:10.1007 / BF01362296. HDL:21.11116 / 0000-0004-3A18-1.