词条 | 霍奇理论 |
释义 | Huoqi lilun 霍奇理论(卷名:数学) Hodge theory 关于调和微分形式的理论。 19世纪德国数学家(G.F.)B.黎曼利用狄利克雷原理,将单复变量的代数函数及其积分,和一系列函数类的存在,建立在黎曼曲面的拓扑和势的构造上。这门学问推广到高维流形时,霍奇理论进一步揭示了分析与拓扑之间的深刻联系,给当代流形上分析的整体研究以巨大影响。这个理论为英国数学家W.V.D.霍奇首创于30年代,而后为小平邦彦等数学家大大发展与应用。 设M为n维黎曼流形,在局部坐标系(x1,x2,…,xn)中,黎曼度量表示成 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 在Er上定义外微分算子d如下:对于函数ƒ∈E0,dƒ= ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 利用线性算子*:Er→Enn-r(*算子或霍奇算子)可将δ,从而Δ明确地局部表示出来。算子*满足条件 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 满足方程dφ=0的φ称为闭微分形式。若存在α,使φ=dα, 则φ称为正合微分形式。由于d2=0,正合形式必是闭的。若dφ=0,δφ=0同时成立,称φ为调和微分形式。德·拉姆定理指出,德·拉姆上同调群{闭的r阶C∞微分形式}/{正合的r阶C∞微分形式}与实系数的r 阶奇异上同调群同构,而霍奇理论即要表明在每个上同调类中是否存在调和的微分形式。 紧黎曼流形 设M是紧的黎曼流形,则Δφ=0意味着φ调和,因为(Δφ,φ)=(dφ,dφ)+(δφ,δφ),从而dφ=0,δφ=0。记lr为Er按上述范数完备化的希尔伯特空间,那么d,δ,Δ均可扩充定义到整个lr上。这时δ为d的共轭算子,Δ为自共轭的椭圆型算子。对于Δφ=α的任一弱解φ,在α是C∞微分形式时,φ也是C∞的。因此任一调和微分形式均是C∞光滑的。以Hr记M的 r阶调和微分形式全体,P:lr→Hr为射影算子,那么霍奇理论的中心结果为下述分解: ①lr=Δ(lr) ![]() ![]() ![]() 易知对任一α∈Δ(lr),Δφ =α在Δ(lr)中的解惟一。 ② 存在格林算子G:lr→Δ(lr),Gα=φ,对β∈Hr,Gβ=0。 由定义,GP=PG=0, P+ΔG =I,Gd=dG,Gδ=δG,于是对每个φ∈lr,dφ =0者, 由①得φ=dδGφ +Pφ。它表明调和形式Pφ与φ在同一个德·拉姆上同调类内,且是这个类中惟一的调和形式。 ③ 实系数的r阶奇异上同调群与 r阶调和形式空间Hr同构。 ④ Hr为有限维向量空间。若记hr=dimHr,ⅹ(M)为M的欧拉示性数,则ⅹ(M)=∑(-1)rhr。 如果考虑带有某种奇性的微分形式所构成的希尔伯特空间时,就得到黎曼曲面上第二、三类阿贝尔微分的推广。 全纯向量丛 设π:E →M是秩为l的全纯向量丛。M是紧的复m 维埃尔米特流形。令A(p,q)(E)为系数在E 中的C∞(p,q)形式全体。{Tjk}是定义在M的坐标覆盖{Uj}上能确定E的转移函数矩阵。这时 φ∈A(p,q)(E)在Uj上表示成 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() E 的纤维上的埃尔米特形式是由每个Uj上给出一个正定形式 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 令 ![]() ![]() ![]() ② 存在格林算子G:lp,q→□(lp,q),在□(lp,q)上一一。Gφ=0,φ∈Hp,q。□G+P=I。 ③ 若φ为闭形式,则Pφ与φ在同一个多博尔特上同调类即 ![]() ④Hp,q为有限维向量空间。 凯勒流形 设M为紧的凯勒流形,它的凯勒度量为 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 当M是非紧流形时,对于不同的微分形式所构成的希尔伯特空间有相应的空间分解。当M为某个流形上有边界的区域时,将导致各类纽曼问题。特别地, 当M是复流形中有光滑边界的区域时,产生著名的扺-纽曼问题,它对于多复变函数论、超定微分方程组、拟微分算子等学科的发展起了重大作用(见多复变函数论)。 由霍奇理论可知底流形的拓扑影响着调和形式的存在与否,存在多少;反过来,由流形的度量往往能够知道调和形式的存在与否,从而产生了许多上同调群的消隐定理。 参考书目 W.V.D.Hodge,The Theory and Applications of harmonic Integrals,2nd ed., Cambridge Univ.Press, Cambridge, 1952. K.Kodaira,Harmonic Fields in Riemannian Manifolds,Ann. of Math.,50, pp. 587~665, 1949. K.Kodaira,On a Differential-Geometric Method in the Theory of Analytic Stacks,Proc. nat.Acad. Sci. U. S. A.,39, pp. 1268~1273, 1953. J.J.Kohn,Harmonic Integrals on Strongly Pseudoconvex Manifolds, I,Ann. of Math.,78, pp. 112~148, 1963;Ⅱ,Ibid,79, pp. 450~472, 1964. S.Nakano,On Complex Analytic Vector Bundles,J. Math. Soc.Japan 7, pp. 1~12, 1955. |
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