Кіріспе

Дифференциалдық геометриядағы математикалық құрылым

Дифференциалдық геометрияда, математиканың бір саласы, Пуассон көптігі – Пуассон құрылымымен жабдықталған тегіс көптік. Пуассон көптігінің түсінігі симплектикалық көптіктің түсінігін жалпылайды, ол өз кезегінде Гамильтон механикасынан фазалық кеңістікті жалпылайды. Тегіс көптік үстіндегі Пуассон құрылымы (немесе Пуассон жақшасы) – тегіс функциялардың векторлық кеңістігіндегі функция, оны Лейбниц ережесіне (Пуассон алгебрасы деп те аталады) бағынатын Ли алгебрасына айналдырады. Пуассон құрылымдарын 1977 жылы Андре Лихнерович енгізді және олар француз математигі Симеон Денис Пуассонның есімімен аталады, себебі олар оның аналитикалық механика бойынша еңбектерінде ерте пайда болған.

Шындығында, Симеон Денис Пуассон 1809 жылы қазір Пуассон жақшасы деп аталатын нәрсені енгізді, жаңа қозғалыс интегралдарын алу үшін, яғни қозғалыс барысында сақталатын шамаларды табу үшін. Нақтырақ айтқанда, ол егер екі функция және қозғалыс интегралы болса, онда үшінші функция, яғни де қозғалыс интегралы болатынын дәлелдеді. Механиканың Гамильтондық формулировкасында, физикалық жүйенің динамикасы белгілі бір функциямен (әдетте жүйенің энергиясы) сипатталса, қозғалыс интегралы – бұл Пуассонмен коммутациялайтын функция, яғни . Пуассонның теоремасы ретінде белгілі болатын нәрсені былай формулировать болады. Пуассон есептеулері көп беттерді алып жатты, ал оның нәтижелерін екі онжылдықтан кейін Карл Густав Якоб Якоби қайтадан ашты және оңайлатты. Якоби алғаш рет Пуассон жақшасының бинарлық операция ретіндегі жалпы қасиеттерін анықтады. Сонымен қатар, ол екі функцияның (Пуассон) жақшасы мен олардың сәйкес Гамильтондық векторлық өрістерінің (Ли) жақшасы арасындағы байланысты орнатты, яғни қозғалыс интегралдары туралы Пуассон теоремасын қайта құру (және одан да қысқа дәлелдеу) үшін. Якобидің Пуассон жақшалары туралы жұмысы дифференциалдық теңдеулердің симметриясы туралы Софус Лидің пионерлік зерттеулеріне әсер етті, бұл Ли топтары мен Ли алгебраларын ашуға әкелді. Мысалы, қазір сызықтық Пуассон құрылымдары деп аталатын (яғни сызықтық функцияларды сызықтық функцияларға жіберетін векторлық кеңістіктегі Пуассон жақшалары) дәл Ли алгебрасы құрылымдарына сәйкес келеді. Сонымен қатар, сызықтық Пуассон құрылымының интегралдануы (төменде қараңыз) оның сәйкес Ли алгебрасының Ли тобымен интегралдануымен тығыз байланысты. ХХ ғасырда заманауи дифференциалдық геометрия дамыды, бірақ тек 1977 жылы Андре Лихнерович Пуассон құрылымдарын тегіс көптіктердегі геометриялық нысандар ретінде енгізді. Бұл жұмыстар келесі онжылдықтарда Пуассон геометриясының дамуына үлкен әсер етті, ол бүгінде өзіндік сала болып табылады, сонымен бірге, мысалы, коммутативті емес геометриямен, интегралданатын жүйелермен, топологиялық өріс теорияларымен және өкілдік теориясымен тығыз байланысты.

Ресми анықтама

Пуассон құрылымдарын анықтаудың екі негізгі тұжырымдамасы бар: олардың арасында көшу қалыпты және ыңғайлы болып табылады.

Қалқа ретінде

Болсын – тегіс көптік, ал – функциялардың тегіс, нақты мәнді функциялардың алгебрасын белгілейік, онда көбейту нүкте бойынша анықталады. Пойсон жақшасы (немесе Пойсон құрылымы) – бұл Пойсон алгебрасының құрылымын анықтайтын екі сызықты карта:

келесі үш шартты қанағаттандырады, яғни:
Кейбір симметрия:
Якоби тождестігі:
Лейбниц ережесі:
Алғашқы екі шарт Ли алгебрасының құрылымын анықтайды, ал үшінші шарт әрбір үшін сызықтық карта алгебраның туындысы екенін кепілдік береді, яғни ол -қа қатысты Гамильтон векторлық өрісі деп аталатын векторлық өрісті анықтайды.
Жергілікті координаттарды таңдағанда, кез келген Пойсон жақшасы координаттық функциялардың Пойсон жақшасы үшін былай беріледі:

Басқа мысалдар мен конструкциялар

Векторлық кеңістіктегі кез келген тұрақты бивекторлық өріс автоматты түрде Пуассон құрылымы болып табылады; себебі, Якобиатордағы үш терминнің де мәні нөлге тең, олар тұрақты функциямен жақша болып табылады. 2 өлшемді көптүрліліктегі кез келген бивекторлық өріс автоматты түрде Пуассон құрылымы болып табылады; себебі, ол 3-векторлық өріс, ал ол 2 өлшемде әрқашан нөл болады. 3 өлшемді көптүрліліктегі кез келген Пуассон бивекторлық өрісі берілген болса, кез келген үшін бивекторлық өріс автоматты түрде Пуассон болып табылады. Екі Пуассон көптүрлілігінің декарт көбейтіндісі қайтадан Пуассон көптүрлілігі болып табылады. - өлшемді (реттік) жапырақталу және оның күші ешқандай жерде жоғалып кетпейтін жабық жапырақталу формасы болсын. Бұл көптүрлілігіндегі реттік Пуассон құрылымын бірегей түрде анықтайды, жапырақтарының симплектикалық жапырақтары жапырақтарымен сәйкес келуін және оларға туындаған симплектикалық формамен жабдықталуын талап етеді. Пуассон диффеоморфизмдері арқылы Пуассон көптүрлілігіне әсер ететін Ли тобы болсын. Егер әрекет еркін және дұрыс болса, онда үлестік көптүрлілік -ден Пуассон құрылымын мұра етеді (яғни, сумасы Поассон картасы болатын жалғыз құрылым).

Интеграция үлгілері

Баяғы Poisson құрылымы әрқашан интегралданады, симплектикалық группоид каноникалық симплектикалық формасы бар абельдік (қосымша) топтардың шоғыры болып табылады. Бұрыштас емес Poisson құрылымы әрқашан интегралданады, симплектикалық группоид симплектикалық формамен бірге жұп группоид болып табылады (for ). Ли Пуассон құрылымы әрқашан интегралданады, симплектикалық группоид (қоссары) әрекет группоид болып табылады, үшін жай байланысқан интеграциясы каноникалық симплектикалық формасымен бірге . Ли Пуассон құрылымы интегралданады, егер және тек қана Ли алгебраиды Ли группоидына интегралданатын болса, симплектикалық группоид каноникалық симплектикалық формасы бар котангенттік группоид болып табылады.

Кітаптар мен зерттеулер

Бұрынғы нұсқасы қол жетімді. Сондай-ақ, АМС бюллетенінде Пинг Сюйдің шолуымен танысыңыз.