陈类
数学上,特别是在代数拓扑和微分几何中,陈类(,或称陈氏类)是一类复向量丛的示性类,类比于作为实向量丛的示性类。
陈类因陈省身而得名,他在1940年代第一个给出了它们的一般定义。
定义.
给定一个拓扑空间"X"上的一个复向量丛"E", "E"的陈类是一系列"X"的上同调的元素。"E"的第"k"个陈类通常记为"ck"("E"),是"X"的整数系数的上同调群"H2k"("X";"Z")中的一个元素,并且满足如下公理:
公理1. 对于任何formula_1
公理2. 自然性:如果formula_2是一个复向量丛,formula_3是一个连续映射,formula_4是拉回的向量丛,那么对任意k,formula_5
公理3. 惠特尼求和公式:如果formula_6是两个复向量丛,那么它们的直和formula_7的陈类是
formula_8
公理4. 如果formula_9是复射影直线上的超平面丛,那么formula_10的庞加莱对偶是formula_11
陈数.
任何陈类的积分是一个整数,叫陈数,有时候给卷绕数。
在物理学中,陈数有很多应用。例如第一陈数
formula_12
formula_13
描述阿哈罗诺夫-玻姆效应。第二陈数描述一种流形边界的陈-西蒙斯理论:
formula_14
在物理学中,这有时候被叫做theta term,描述Witten效应、瞬子(第三同伦类)、轴子、等等。
formula_15
其中的"YM"是杨-米尔斯的作用量。
陈-西蒙斯理论.
陈-西蒙斯形式跟陈类有关:
formula_16
陈示性.
若F是曲率形式,陈示性是
formula_17
而且
formula_18
formula_19
比方说,若V是U(1)主丛(阿贝尔规范)
formula_20
等价定义.
同时,有很多处理这个定义的办法:陈省身最初使用了微分几何;在代数拓扑中,陈类是通过同伦理论定义的,该理论提供了把"E"和一个分类空间(在这个情况下是格拉斯曼流形联系起来的映射);还有亚历山大·格罗滕迪克的一种办法,表明公理上只需定义线丛的情况就够了。陈类也自然的出现在代数几何中。
直观地说,陈类和向量丛的截面"所需要的0"的个数相关。
殆复流形的陈类和配边.
陈类的理论导致了殆复流形的配边不变量的研究。
若"M"是一个复流形,则其切丛是一个复向量丛。"M"的"陈类"定义为其切丛的陈类。若"M"是紧的2"d"维的,则每个陈类中的2"d"次单项式可以和"M"的基本类配对,得到一个整数,称为"M"的。
若"M"′是另一个同维度的近复流形,则它和"M"配边,当且仅当"M"′和"M"陈数相同.
推广.
陈类理论有个一般化,其中普通的上同调由一个广义上同调群理论所代替。使得这种一般化成为可能的称为复可定向的理论。陈类的形式化属性依然相同,但有一个关键的不同:计算线丛的张量积的第一陈类的规则不是各个因子的(普通)加法而是一个形式化群法则(--
应用.
物理学
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