Форма пересечений (Skjbg hyjyvycyunw)

Перейти к навигации Перейти к поиску

Форма пересечений ориентированного компактного 4-мерного многообразия — определённая симметричная билинейная форма на 2-й группе когомологий многообразия.

Эта форма отражает большую часть топологии многообразия, в том числе информацию о наличии гладкой структуры.

Определение

[править | править код]

Форма пересечений

определяется как

Если многообразие гладкое, то в определении можно пользоваться когомологиями де Рама, представив a и b 2-формами α и β. Тогда форма пересечений задаётся интегралом

,

где обозначает внешнее произведение, см. внешняя алгебра.

Связанные определения

[править | править код]
  • Сигнатура формы пересечений образуют важный инвариант, который называется сигнатурой многообразия.

Двойственное определение

[править | править код]

Двойственность Пуанкаре позволяет рассматривать форму пересечений как форму на 2-х группах гомологий. Для этого надо представить элементы группы трансверсально пересекающимися поверхностями и затем посчитать число точек пересечения с кратностями +1 или −1 в зависимости от ориентации пересечения.

  • Согласно формуле Ву, четырёхмерное спинорное многообразие имеет чётную форму пересечений, то есть Q(Х,Х) чётно для каждого X.
    • Для односвязных 4-мерных многообразий (или, в более общем случае, для многообразий без 2-кручения в первой гомологии) обратное также верно.
  • 4-мерное многообразие является границей 5-мерного тогда и только тогда, когда оно имеет нулевую сигнатуру.
  • 4-мерные спин-многообразия имеют сигнатуру, кратную восьми.
    • Более того, согласно теореме Рохлина, гладкие компактные 4-мерные спин-многообразия имеют сигнатуру, кратную 16.
  • По теореме Фридмана, для любой унимодулярной симметрической билинейной формы над кольцом целых чисел существует односвязное замкнутое 4-мерное многообразие с такой формой пересечения. Более того:
    • Для чётных форм существует только одно такое многообразие.
    • Если форма нечётна, то существует два таких многообразия, и как минимум одно (возможно, оба) не имеет гладкой структуры.
Таким образом, два односвязных замкнутых гладких 4-мерных многообразия с одинаковой формой пересечения гомеоморфны.
  • По теореме Дональдсона, если гладкое односвязное 4-мерное многообразие имеет положительно определенную форму пересечений, то она диагонализуема.
    • Отсюда следует существование большого числа несглаживаемых 4-мерных многообразий, например E8-многообразие.

Вариации и обобщения

[править | править код]
  • Для неориентируемых 4-мерных многообразий аналогично строится форма пересечений с коэффициентами в .
  • Форму пересечений возможно построить на многообразиях произвольной чётной размерности. При этом она является симметричной, если размерность делится на 4, и антисимметричной в противном случае.
  • Scorpan, A. (2005), The wild world of 4-manifolds, American Mathematical Society, ISBN 0-8218-3749-4