Кіріспе

Топологиялық топ – компактты топологиясы бар математика. Математикада, компактты (топологиялық) топ – топологиялық топ, оның топологиясы оны компактты топологиялық кеңістік ретінде іске асырады (топтың бір элементімен амал жасағанда, нәтиже де топтың ішінде болады). Компактты топтар дискретті топологиясы бар шекті топтардың табиғи жалпыламасы болып табылады және маңызды қасиеттерін сақтайды. Компактты топтар топтық әрекеттер және өкілдік теориясымен байланысты жақсы зерттелген теорияға ие. Бұдан әрі барлық топтар Хаусдорф кеңістіктері деп қарастырылады.

Негізгі топ және орталық

Байланысты компактты Ли тобының жай ғана байланысқандығын білу маңызды, егер ол болмаса, оның негізгі тобын анықтау қажет. Компактты Ли топтары үшін фундаменталды топты есептеудің екі негізгі тәсілі бар. Бірінші тәсіл классикалық компактты топтарға – , , және – қолданылады және индукция арқылы жүргізіледі. Екінші тәсіл тамыр жүйесін пайдаланады және барлық байланысқан компактты Ли топтарына қолданылады. Сонымен қатар, байланысқан компактты Ли тобының ортасын білу де маңызды. Классикалық топтың орталығын "қолмен" оңай есептеуге болады, және көп жағдайда ол тек бірлікке қатысты тамырлардың құрамынан тұрады ( бірақ SO(2) тобы – ерекше жағдай – орталығы бүкіл топты құрайды, тіпті көптеген элементтері бірлікке қатысты тамырлар болмаса да). Мысалы, тобының орталығы – n-ші бірлік түбіріне тең бірлікпен көбейтілгеннен тұрады, бұл реттегі циклдік топ. Жалпы алғанда, орталықты максималды тор үшін түбір тор және экспоненциалдық бейнелеудің ядросы арқылы өрнектеуге болады. Жалпы әдіс, мысалы, ерекше тамыр жүйесіне сәйкес келетін жай ғана байланысқан компактты топтың орталығы тривиалды екенін көрсетеді. Осылайша, компактты тобы – бір мезгілде жай ғана байланысқан және орталықтан бос болатын өте сирек кездесетін компактты топтардың бірі. (Басқалары – және –.)

Қосымша мысалдар

Ли тобы емес, сондықтан көпқырлылық құрылымын алып жүрмейтін топтардың арасында мысалдар – p-адық бүтін сандардың Zp қосымша тобы және одан жасалған құралымдар. Шындығында, кез келген проконектік топ – тығыз топ. Бұл Галуа топтарының тығыз топтар екенін көрсетеді, бұл шексіз дәрежелі алгебралық кеңейтулер теориясы үшін маңызды факт. Понтрягин дуалдығы тығыз коммутативті топтардың көптеген мысалдарын береді. Олар абельдік дискретті топтармен дуалдықта болады.

Шаш өлшемі

Компактты топтардың барлығы Haar өлшемін қабылдайды, ол сол және оң жақтан жылжу бойынша инвариантты болады (модуль функциясы оң нақты сандарға (R+, ×) үздіксіз гомоморфизм болуы керек, және т.б. 1). Басқаша айтқанда, бұл топтар унимодулярлы. Haar өлшемін dθ/2π-ге ұқсас, ықтималдық өлшемі ретінде нормалау оңай. Мұндай Haar өлшемін көп жағдайда есептеу оңай; мысалы, ортогональды топтар үшін ол Адольф Хурвицке белгілі болды, ал Lie тобының жағдайларында әрқашан инвариантты дифференциалдық форма арқылы беріледі. Проконекті жағдайда шекті индекске ие көптеген кіші топтар бар, ал косеттің Haar өлшемі индекстің кері шамасына тең болады. Сондықтан интегралдарды көбінесе тікелей есептеуге болады, бұл сандар теориясында үнемі қолданылатын факт. Егер G компактты топ болса және μ оған сәйкес Haar өлшемі болса, онда Питер-Вейл теоремасы G-нің ирредукциялық өкілдіктері үшін матрицалық жазбалардың шекті өлшемді кіші кеңістіктерінің ортогональды тікелей қосындысы түрінде ыдырайды.

Өкілдік теориясы

Компакт топтардың (қажетті түрде Ли топтары емес және қажетті түрде байланысқан емес) репрезентация теориясы Питер–Вейл теоремасымен қаланды. Герман Вейль максималды тор теориясына негізделген, компакт байланысқан Ли топтарының толық сипаттама теориясын берді. Нәтижесінде алынған Вейль мінездеме формуласы XX ғасыр математикасының маңызды нәтижелерінің бірі болды. Питер–Вейл теоремасы мен Вейль мінездеме формуласының үйлесімі Вейльді байланысқан компакт Ли тобының репрезентацияларының толық жіктелуіне жеткізді; бұл теория келесі бөлімде сипатталған. Вейльдің жұмысы мен Картан теоремасының үйлесімі компакт топтардың репрезентация теориясының толық шолуын береді. Яғни, Питер–Вейл теоремасы бойынша G-нің өзгермейтін унитарлық репрезентациялары унитарлық топқа (шекті өлшемді) ендіріледі және кескін компакттылығына сәйкес унитарлық топтың жабық кіші тобы болады. Картан теоремасы Im(ρ) унитарлық топтағы Ли кіші тобы болуы керек екенін көрсетеді. Егер G өзі Ли тобы болмаса, онда ρ-ның ядросы болуы керек. Әрі, ρ-ның ядросы үшін, одан сайын кішірейе түсетін, шекті өлшемді унитарлық репрезентациялардың кері жүйесін құруға болады, ол G-ді компакт Ли топтарының кері лиміті ретінде анықтайды. Мұнда лимитте G-нің адал репрезентациясы табылуы Питер–Вейл теоремасының тағы бір салдары болып табылады. Осылайша, компакт топтардың репрезентация теориясының белгісіз бөлігі, шамамен айтқанда, шекті топтардың кешенді репрезентацияларына қайта оралады. Бұл теорияның егжей-тегжейі өте бай, бірақ сапалық тұрғыдан жақсы түсініледі.

Байланысты компактті Ли тобының бейнелеу теориясы

Компактты Ли топтарының бейнелеу теориясының кейбір қарапайым мысалдарын қолмен есептеп шығаруға болады, мысалы SO(3) айналу тобының, SU(2) және SU(3) арнайы унитарлық топтарының бейнелеулері. Біз мұнда жалпы теорияға ден қоямыз. Сондай-ақ, жартылай жайлы Ли алгебрасының бейнелеу теориясымен салыстырып қараңыз. Осы бөлімнің барысында біз K-дағы байланысты компактты Ли тобын және K-дағы максималды T торын бекітеміз.

Дуальділік

Компактты топты оның өкілдік теориясы арқылы қалпына келтіру мәселесі Таннака-Крейн дуалдығының тақырыбы болып табылады, және қазіргі кезде көбінесе Таннакиан категориялар теориясының тілімен түсіндіріледі.

Компактты топтардан компакт емес топтарға

Компактты топтар теориясының компактты емес топтарға тигізген әсерін Вейль өзінің унитарлық тәсілі арқылы тұжырымдаған. Кез келген жартылай қарапайым Лай тобының ішінде максималды компактты кіші топ болады, ал мұндай топтардың бейнелеу теориясы, көбінесе Хариш-Чандра жасаған, бейнелеуді осындай кіші топқа шектеуді және Вейльдің сипаттамалар теориясының моделін белсенді пайдаланады.