Кіріспе

Дифференциалдық көптүрлілік. Математикада, нильдік көптүрлілік – оған транзитивті нильпотентті диффеоморфизмдер тобы әсер ететін дифференциалдық көптүрлілік. Осылайша, нильдік көптүрлілік біртекті кеңістіктің мысалы болып табылады және нильпотентті Лай тобы N-нің жабық H кіші тобына қатынас бөліміне диффеоморфты. Бұл ұғымды 1949 жылы Анатолий Мальцев енгізді. Нильдік көптүрліліктер маңызды геометриялық объектілер болып табылады және жиі қызықты қасиеттері бар нақты мысалдар ретінде кездеседі; Риман геометриясында бұл кеңістіктер әрқашан аралас қисықтыққа ие, дерлік жазық кеңістіктер нильдік көптүрліліктердің бөліктері ретінде туындайды, ал ықшам нильдік көптүрліліктер Риман метрикасының Риччи ағыны астындағы құлдыраудың қарапайым мысалдарын құру үшін қолданылды. Геометриядағы рөлінен өзге, нильдік көптүрліліктер арифметикалық комбинаторикада (Green-Tao) және эргодикалық теорияда (мысалы, Host-Kra) маңызды рөл атқаратыны көрінеді.

Компактты ниль-манифолдтар

Компактты нильманифольд – компактты нильманифольд. Мұндай кеңістіктерді құрудың бір жолы – жай ғана байланысқан нильпотентті Лай тобы N және дискретті кіші топпен бастау. Егер кіші топ N-де кокомпактты түрде (оң жақ көбейту арқылы) әрекет етсе, онда квотиенттік манифольд компактты нильманифольд болады. Мальцев көрсеткендей, кез келген компактты нильманифольд осылай алынады. Жоғарыда көрсетілгендей, мұндай кіші топ N-дегі тор деп аталады. Нильпотентті Лай тобы торды қабылдаса және ғана оның Лай алгебрасы рационалды құрылымдық тұрақтылары бар базиске ие болса: бұл Мальцевтің критериі. Барлық нильпотентті Лай топтары торды қабылдамайды; толықрақ мәліметтер үшін М.С. Рагхунатанға қараңыз. Компактты Риман нильманифольды – сол жақтан инвариантты метрикаға қатысты нильпотентті Лай тобына жергілікті изометриялық болатын компактты Риман манифольды. Бұл кеңістіктер келесідей құрылады. Жоғарыда көрсетілгендей, жай байланысқан нильпотентті Лай тобындағы торды қарастырайық. N-ге сол жақтан инвариантты (Риман) метрикасын қояйық. Содан кейін кіші топ сол жақ көбейту арқылы N-де изометриялық түрде әрекет етеді. Осылайша, квотиент N-ге жергілікті изометриялық болатын компактты кеңістік болады. Ескерту: бұл кеңістік табиғи түрде компактты нильманифольдқа диффеоморфты. Мысалы, 2 қадамдық нильпотентті Лай тобы N-ді қарастырайық, ол торды қабылдайды (жоғарыда қараңыз). N-нің коммутаторлық кіші тобын Z деп белгілейік. Z-дің өлшемін p арқылы және Z-дің кодименсиясын q арқылы белгілейік; яғни N-нің өлшемі p+q-ға тең. Бұл белгілі (Рагхунатанға қараңыз) Z-де тор болып табылады. Сондықтан, бұл p өлшемді компактты тор. Z, N-де орталық болғандықтан, G тобы квотиенттік кеңістігі M болатын компактты нильманифольдқа әсер етеді. Бұл базалық манифольд M – q өлшемді компактты тор. Торус үстіндегі кез келген негізгі торус шоғыры осы формада екені көрсетілді, қараңыз. Жалпы алғанда, компактты нильманифольд – торус шоғыры, торус шоғыры үстінен, торус үстінен. Жоғарыда айтылғандай, дерлік жазық манифольдтар тығыз нильманифольдтармен тығыз байланысты. Толығырақ ақпарат алу үшін сол мақаланы қараңыз.

Нилпотентті Лей топтары

Жоғарыда келтірілген гомогенді нил көптүрліліктердің анықтамасынан, сол жақтан инвариантты метрикасы бар кез келген нилпотентті Лай тобы гомогенді нил көптүрлілік болатыны көрінеді. Ең танымал нилпотентті Лай топтары – диагональдық элементтері 1-ге тең және төменгі диагональдық элементтерінің бәрі нөл болатын матрицалық топтар. Мысалы, Хайзенберг тобы 2 қадамдық нилпотентті Лай тобы болып табылады. Бұл нилпотентті Лай тобы сонымен қатар компактты факторға ие болуымен ерекшеленеді. Топ – бүтін коэффициенттері бар жоғарғы үшбұрышты матрицалар болады. Соның нәтижесінде алынған нил көптүрлілік үш өлшемді. Мүмкін болатын бір негізгі домен – (изоморфты) [0,1]³ , оның жақтары тиісті тәсілмен сәйкестендірілген. Себебі, нил көптүрліліктің кез келген элементін негізгі домендегі элемент арқылы бейнелеуге болады. Мұнда ⌊x⌋ – x-тің ең кіші бүтін санына жуықтауы, ал {x} – бөлшек бөлігін білдіреді. Мұндағы ең кіші сан функциясының пайда болуы – нил көптүрліліктердің аддитивті комбинаторикамен байланысы туралы меңзеу: тірек полиномдары немесе жалпыланған полиномдар жоғары ретті Фурье талдауын дамытуда маңызды рөл атқаратын сияқты.

Абельдік Лай топтары

Кез келген абельдік Лай тобы қарапайым мысал бола алады. Себебі, мұндай кез келген топ – нөлдік Лай тобы. Мысалы, қосылу бойынша нақты сандар тобын және бүтін сандардан тұратын дискретті, кокомпакт кіші топты қарастыруға болады. Соның нәтижесінде пайда болатын 1-қадамдық нильманифольд – бұл таныс шеңбер. Тағы бір таныс мысал – қосылу бойынша компактты 2-тор немесе Евклид кеңістігі болуы мүмкін.

Жалпылау

Шешілетін Ли топтарына негізделген параллель құрылым solvmanifolds деп аталатын кеңістіктер класын тудырады. Solvmanifolds-тың маңызды мысалы — күрделі геометрияда белгілі Иноуэ беттері.