Кіріспе

Математикада герб (/dʒ/ɜr/b/; ʒɛʁb) – гомологиялық алгебра және топология салаларындағы құрылым. Гербтерді Жан Жиро Александр Гротендиктің 2-дәрежедегі коммутативті емес кохомологияны зерттеу құралы ретіндегі идеяларын дамыту арқылы енгізді. Оларды талшықтық шоғырлардың аналогы ретінде қарастыруға болады, онда талшық – топтың жіктеу стегі болып табылады. Гербтер көптеген деформация сұрақтарын, әсіресе қазіргі алгебралық геометрияда қарастыру үшін ыңғайлы, бірақ жоғары абстрактілі тілді ұсынады. Бұған қоса, гербтердің нақты жағдайлары дифференциалдық топология және дифференциалдық геометрияда кейбір кохомология кластарына және олармен байланысты қосымша құрылымдарға сипаттама беру үшін қолданылды. "Gerbe" сөзі француз тілінде (сондай-ақ көне ағылшын тілінде) "бидай шоғы" деген мағынаны білдіреді.

Топологиялық кеңістіктегі гербтер

Топологиялық кеңістіктегі герб – бұл сол кеңістік үстіндегі группоидтар үйіндісі, ол жергілікті бос емес (әрбір нүкте үшін, қима категориясы бос емес ашық көршілес аймақ бар) және транзитивті (кәдімгі екі объект және кез келген ашық жиын үшін, олардың әрқайсысына кемінде бір морфизммен байланысты болатын ашық жабын бар). Классикалық мысал – белгілі бір құрылымдық топпен негізгі бундельдердің гербі: ашық жиын үстіндегі қима категориясы – морфизмдер ретінде изоморфизмдері бар негізгі бундельдер категориясы (осылайша категория – группоид). Негізгі бундельдер бірігіп жабысқанда (түсініс шартын қанағаттандырады), бұл группоидтар үйінді құрайды. Тривиалды бундель жергілікті бос емес жағдайдың орындалғанын көрсетеді, ал негізгі бундельдер жергілікті тривиалды болғандықтан, олар жеткілікті кішкентай ашық жиынға шектелгенде изоморфты болады; осылайша транзитивтілік шарты да орындалады.

Жер учаскесіндегі гербтердің мотивациясы

Сайттағы гербтерді қарастырудың басты себептерінің бірі – мынадай қарапайым сұраққа жауап іздеу: егер кеңістіктің жабыны үшін Чех кохомология тобы негізгі шоғырлардың изоморфизм кластарын берсе, қайталама кохомология функторы нені көрсетеді? Яғни, біз топтарды бір коцикл арқылы біріктіреміз. Гербтер – бұл сұраққа берілген техникалық жауап: олар жоғары кохомология тобындағы элементтердің геометриялық өрнектерін ұсынады. Осы түсінік жоғары гербтер үшін де сақталуы керек деп күтіледі.

Кохомологиялық жіктеу

Гербтерге қатысты негізгі теоремалардың бірі – оларда Абель топтарының белгілі бір шоғымен берілген автоморфизм топтары болған жағдайда, олардың когомологиялық жіктелуі. Бұралу когомологиясы кластарын көрсететін барлық гербтер, белгілі бір кешенді векторлық кеңістік үшін шекті өлшемді алгебралар жиынтығымен бейнеленеді. Сонымен қатар, бұралу емес кластар, белгілі бір шексіз өлшемді ажыратылатын Хилберт кеңістігіндегі бірлік операторлардың проективті тобының шексіз өлшемді негізгі жиынтығы ретінде бейнеленеді. Бұл дұрыс анықталған, себебі барлық ажыратылатын Хилберт кеңістіктері квадраттардың жиынтықталатын тізбегіне изоморфты. Гербтердің гомотопиялық-теориялық интерпретациясы гомотопиялық талшық квадратын қарастырудан туындайды, бұл сызықтық жиынтықтардың гомотопиялық талшық квадратына ұқсас, мұнда , осылайша - -дағы сызықтық жиынтықтардың изоморфизм кластарының тобын береді.

С*-алгебралар

Гербстің табиғи мысалдары, паракомпакт кеңістікте компактты түрде қолдау тапқан күрделі бағаланған функциялар алгебрасын зерттеуден туындайды (pg 3). Берілген жабын үшін, бастапқы және мақсатты карталары инклюзиялармен берілген Cech группоиді анықталады, ал құрастырылатын жебелер кеңістігі – тек қана . Содан кейін 2-дәрежелі кохомология класы – бұл карта. Осыдан кейін, кеңістіктің компактты түрде қолдау тапқан күрделі бағаланған функциялары жиынтығымен байланысты коммутативті емес C* алгебрасын құруға болады. Онда кохомология класы стандартты алгебралық көбейтіндінің көбейтілуін бұратын коммутативті емес көбейтінді бар.

Алгебралық геометрия

Алгебралық жабық өріс үстіндегі алгебралық түрлендіру, мысалы, алгебралық топ. Еске сала кетейік, G torsor - бұл алгебралық кеңістік, онда G әрекет етеді және карта бар, осындай жергілікті жерде (этальдік немесе fppf топологиясында) тікелей өнім болады. M үстіндегі G gerbe де ұқсас түрде анықталады. Бұл M картасы бар Артин стегі, яғни M-де (этальдік немесе fppf топологиясында) тікелей өнім болады. Мұндағы B, G классификациялық стегін білдіреді, яғни G тривиалды әрекетімен нүктенің бөліндісі. Бұл жағдайда топтық құрылыммен үйлесімділікті талап етудің қажеті жоқ, себебі ол стек анықтамасымен қамтылған. және -нің негізгі топологиялық кеңістіктері бірдей, бірақ -нің әрбір нүктесі G-ға изоморфты тұрақтандырушы топпен жабдықталған.

Екі ұзындықтағы үйлесімді түйіршектерден жасалған

Схемадағы когерентті бумалардың кез келген екі мүшелі кешеніне канондық топтар бумасы байланысты, ал ашық ішкі жиынтықта топты құрайтын модульдердің екі мүшелі кешені болады. Онда нысандар элементтермен, ал морфизмдер элементтермен беріледі, мұндағы бұл стек герб болуы үшін кохомологиялық бума әрқашан қимаға ие болуы керек. Бұл гипотеза жоғарыда құрылған категорияда нысандардың әрқашан болатынын білдіреді. Бұл Хопф алгеброидтарының комодулдары арқылы аффиндік немесе проективтік стектердегі гербтердің алгебралық модельдерін құру үшін қолданылуы мүмкін (градуалды Хопф алгеброиды қолданылса, проективтілікке қол жеткізіледі). Сонымен қатар, Хопф алгеброидтарының комодулдарының туынды категориясының тұрақтандырылуынан алынған екі мүшелі спектрлер гербтердің қатаң емес қосымша модельдерін береді, мұндағы жазықтық талабы сақталады.

Модульді тұрақты бумалар тізбегі

Жанрдың g-ға тең тегіс проекциялық қисықты қарастырайық. r қатары және d дәрежесіндегі тұрақты векторлық бундельдердің модульді стегі болсын. Оның дөрекі модульді кеңістігі квазипроективті алгебралық сан түрі болып табылады. Бұл екі модульдік мәселе бірдей нысандарды параметрлейді, бірақ стек нұсқасы векторлық бундельдердің автоморфизмдерін сақтайды. Кез келген тұрақты векторлық бундель үшін автоморфизм тобы тек скалярлық көбейтулерден ғана тұрады, сондықтан модульді стектегі әрбір нүктедегі стабилизатор изоморфты болады. көрсетуге болады, бұл карта жоғарыдағы мағынасында герб болып табылады. және өзара жай болса ғана, ол тривиальды герб болады.

Тамыр қаптамалары

Гербтердің тағы бір класын тамыр үйірмелер құрылысын пайдалану арқылы табуға болады. Шартты түрде, схемадағы түзу шоғырдың n-ші түбір үйірмесі – бұл n-ші түбірін көрсететін кеңістік және pg 52 деп белгіленеді. Ол үйірмелер ретінде құрылады, схеманы категорияға жіберіп, ондағы объектілер – формасындағы түзу шоғырлар, ал морфизмдер – изоморфизмдермен үйлесімді коммутативті диаграммалар болып табылады. Бұл герб бірліктің n-ші түбірлерінің алгебралық тобымен шектеледі, ол жамылғыдағы бір нүктеде n фактордың циклдық ауыстыруы арқылы әрекет етеді. Геометриялық тұрғыдан алғанда, бұл үйірмелер үйірмелердің талшықтық көбейтіндісі ретінде құрылады, мұнда тік бейнелеу Куммер тізбегінен алынған. Бұл себебі түзу шоғырлардың модульдік кеңістігі болып табылады, сондықтан түзу шоғыр категорияның объектісіне сәйкес келеді (модульдік кеңістіктің нүктесі ретінде қарастырылады).

Секциялы тамыр тізбегі

Тамыр қаптамаларының секциялары бар тағы бір байланысты құрылысы бар. Жоғарыдағы деректерді ескере отырып, болсын. Содан кейін жұптың n-ші түбір қаптамасы – схеманы нысандары формасы бойынша сызықтық бундельдері болатын категорияға жіберетін лаксты 2-функтор ретінде анықталады, ал морфизмдер де сол сияқты беріледі. Бұл қаптамаларды өте нақты құрастыруға болады және олар аффиндік схемалар үшін жақсы түсініледі. Шын мәнінде, олар секциялары бар тамыр қаптамаларының аффиндік үлгілерін құрайды. Аффиндік схеманы ескере отырып, барлық сызықтық бундельдер тривиалды, сондықтан кез келген секция элементті алуға тең. Содан кейін қаптама стектің бөлігі ретінде беріледі. болған жағдайда, бұл -тің инфинитезималды кеңеюін береді.

Тарих

Гербтер алғаш рет алгебралық геометрия саласында пайда болды. Кейіннен Бриллинский оларды дәстүрлі геометриялық аяқта дамытты. Гербтерді математикалық объектілер иерархиясындағы интегралды кохомология кластарының геометриялық түсініктемесін берудегі табиғи қадам ретінде қарастыруға болады. Гербтің арнайы түсінігі Мюрреймен енгізілді және ол бундельдік герб деп аталды. Адамдар оларды абельдік гербтердің тегіс нұсқасы деп түсінеді, олар қаптамаларға қарағанда негізгі бундельдерден басталатын иерархияға жақынрақ. Бундельдік гербтер өлшегіш теориясында және ішектік теорияда қолданылған. Қазіргі кезде басқа зерттеушілер абельдік емес бундельдік гербтердің теориясын жасап жатыр.