Кіріспе

Математикада Адамс спектрлік тізбегі – топологиялық кеңістіктердің тұрақты гомотопиялық топтарын есептейтін спектрлік тізбек. Барлық спектрлік тізбектер сияқты, ол есептеу құралы; ол гомология теориясын қазір тұрақты гомотопия теориясы деп аталатын саламен байланыстырады. Бұл гомологиялық алгебраны қолдана отырып қайта формулировкаланған және француз математиктері Анри Картан мен Жан-Пьер Серрдің мектебінде қолданылған "гомотопиялық топтарды жою" әдісінің кеңейтілген түрі.

Мотивация

Төмендегі барлық нәрсе үшін бір рет және мәңгілікке, біз жай санды p бекітеміз. Барлық кеңістіктер CW кешендері деп есептеледі. Алгебралық топологияның басты мақсаты – кез келген X және Y кеңістіктері арасындағы гомотопияға дейінгі барлық бейнелеулер жиынын түсінуге тырысу. Бұл өте амбициялық: әсіресе, X бос болғанда, бұл бейнелеулер Y-дің n-ші гомотопиялық тобын құрайды. Көбірек ұқсас (бірақ әлі де өте қиын!) мақсат – суспензиялық функторды көп рет қолданғаннан кейін қалған бейнелеулер жиынын (гомотопияға дейін) түсіну. Біз мұны X-тен Y-ге дейінгі тұрақты бейнелеулер жиыны деп атаймыз. (Бұл тұрақты гомотопия теориясының бастапқы нүктесі; осы тақырыпты қазіргі заманғы қарастырулар спектр түсінігінен басталады. Адамстың бастапқы жұмысында спектрлер қолданылмаған, және біз мазмұнды мүмкіндігінше қарапайым ұстау үшін осы бөлімде оларды әрі атамаймыз.) Бұл жиын абельдік топ болып шығады, және егер X және Y лайықты кеңістіктер болса, бұл топ шекті түрде туындайды. Бұл топтың қандай екенін анықтау үшін бірінші кезекте p санын бөліп аламыз. -нің p-бұрылысын есептеу үшін, кохомологияны қарастырамыз: оны Hom(H*(Y), H*(X))-ке жібереміз. Бұл жақсы идея, себебі кохомологиялық топтарды есептеу әдетте оңай. Басты идея – бұл жай ғана сыныпталған абельдік топ емес, тіпті сыныпталған сақина да емес (тостаған көбейтіндісі арқылы). Кохомологиялық функтордың өкілдік етуі H*(X)-ты оның тұрақты кохомологиялық операцияларының алгебрасы, яғни Стинрод алгебрасы A-ның модулі етеді. H*(X)-ты A модулі ретінде қарастыру тостаған көбейтіндісінің кейбір құрылымын ұмытуға әкеледі, бірақ пайдасы зор: Hom(H*(Y), H*(X))-ты енді A-сызықтық деп қарастыруға болады! Алдын ала, A модулі Fp-дегі векторлық кеңістіктердің бейнелеуі ретінде қарастырылған кезде [X, Y]-ті көргеннен артық ештеңе көрмейді. Бірақ енді A модульдерінің санатындағы Hom-ның туынды функторларын, яғни ExtAr(H*(Y), H*(X))-ты қарастыра аламыз. Олар H*(Y)-тің сыныптамасынан екінші сыныптаманы алады, сондықтан алгебралық деректердің екі өлшемді "бетіне" ие боламыз. Ext топтары Hom-ның алгебралық құрылымды сақтау сәтсіздіктерін өлшеуге арналған, сондықтан бұл орынды қадам. Мұның мәні – A өте үлкен, сондықтан жоғарыдағы кохомологиялық деректер бетінде [X, Y]-тің p-негізгі бөлігін қалпына келтіру үшін қажетті барлық ақпарат бар, бұл гомотопиялық деректер. Бұл үлкен жетістік, себебі кохомология есептеуге арналған, ал гомотопия – күшті болуға арналған. Бұл Адамс спектрлік тізбегінің мазмұны.

Тұрақты гомотопиялық топтар үшін сфералардың спектрлік тізбегі

Мысалы, егер екі спектрді де сфера спектрі деп алсақ, яғни , онда Адамс спектрлік тізбегі конвергенция қасиетіне ие, бұл сфералардың тұрақты гомотопиялық топтарын есептеуге арналған техникалық құралды ұсынады. Көптеген алғашқы мүшелерді таза алгебралық ақпараттан нақты есептеуге болатыны белгілі болды, қараңыз 23–25 беттер. Сондай-ақ, біз қайта жаза алатынымызды ескеріңіз, сондықтан бетіндегі есептеулер төменде келтірілген.

Қаулының үзінділері

Адамс шешімін ескере отырып, бізде Hom топтарының сатылаған түрлері бар. Одан кейін, беттің градусы генераторларды табу үшін Адамс шешімінде қаншалықты "төменге" түсу керектігін көрсетеді.

Есептеулер

Тізбе өзі алгоритмдік құрал емес, бірақ нақты жағдайларда мәселелерді шешуге мүмкіндік береді.

Дифференциалды бағалау

Адамс дифференциалы әрқашан солға 1-ге және жоғарыға қарай өтеді, яғни .

Айленберг пен Маклейн спектрлері бар мысалдар

Кейбір ең қарапайым есептеулер Эйленберг-Маклейн спектрлерімен, мысалы, және спектрлерімен жасалады. Бірінші жағдайда бізде бетке құлаған спектрлік тізбек пайда болады, сондықтан бұл бетті беру ретінде қайта жазуға болады. Екінші жағдайда кофиберлік тізбек бар екеніне назар аударыңыз, ол кохомологияда бөлінуге әкеледі, яғни модульдер ретінде. Содан кейін, спектрлік тізбектің беті былай оқылады. Күтілетін беті мынадай. Бұл спектрлік тізбектің осы бетке жинақталуы үшін Адамс сыныптамасы бар әрбір элементтегі тривиальді емес дифференциалдар болуы керек.

Басқа қолданбалар

Адамстың спектрлік тізбегін алғаш рет пайдалануы Хопфтың инвариантты 1 мәселесінің бірінші дәлелі болды: n = 1, 2, 4 немесе 8 үшін ғана бөліну алгебрасы құрылымын қабылдайды. Кейіннен ол K-теориясындағы когомологиялық амалдарды қолдана отырып, әлдеқайда қысқа дәлел тапты. Том изоморфизмі теоремасы дифференциалдық топологияны тұрақты гомотопия теориясымен байланыстырады, және Адамс спектрлік тізбегі алғашқы маңызды қолданысын осы жерде тапты: 1960 жылы Джон Милнор және Сергей Новиков Адамс спектрлік тізбегін күрделі кобордизмнің коэффициент сақинасын есептеу үшін қолданды. Сонымен қатар, Милнор және К.Т.С. Уолл спектрлік тізбекті Томның бағытталған кобордизм сақинасының құрылымы туралы болжамын дәлелдеу үшін пайдаланды: екі бағытталған көпқырлылық кобордантты болады, егер және тек егер олардың Понтрягин және Стифель-Уитни сандары сәйкес келсе.

Сфералардың тұрақты гомотопиялық топтары

Жоғарыдағы спектрлік тізбекті пайдаланып, біз бірнеше терминдерді нақты есептей аламыз, бұл сфералардың алғашқы тұрақты гомотопиялық топтарының кейбірін береді. үшін бұл нәрсеге қараумен байланысты бетпен. Бұл алдымен Адамс шешімін қарастыру арқылы жасауға болады. екенін ескерсек, бізде бір суреттеу бар, онда генератор дәрежесінде белгіленеді. Ядро барлық элементтерден тұрады, сондықтан біз картаны құраймыз және біз әрбір генераторларды тікелей жиынтықта , ал қалған генераторларды кейбір ретінде белгілейміз. Мысалы, картаның соңғы екі элементі бір элементке дейін келеді, бұл Адем қатынастарынан туындайды. Сондай-ақ, ядрода элементтер бар, мысалы, себебі Адем қатынасы. Біз осы элементтің генераторын деп атаймыз, біз сол процесті қолданамыз және ядроны аламыз, оны шешеміз және т.б. Біз оны жасағанда, біз бет аламыз, оны компьютер арқылы салыстырмалы түрде оңай кеңейтуге болады. Табылған генераторлар мен қатынастарды пайдаланып, біз бетті салыстырмалы түрде оңай есептей аламыз. Кейде гомотопиялық теоретиктер осы элементтерді қайта орналастыруды ұнатады, көлденең индексін және тік индексін білдіретін, бұл бет үшін диаграмманың басқа түрін береді, 21-бетте. Қосымша ақпарат үшін жоғарыдағы диаграмманы қараңыз.

Жалпылау

Адамс-Новиков спектрлік тізбегі – Адамс спектрлік тізбегінің жалпыламасы болып табылады, онда қалыпты кохомология бір түрлі кохомология теориясымен, көбінесе кешенді бордизммен немесе Браун-Петерсон кохомологиясымен ауыстырылады. Бұл сұрақталған кохомология теориясы үшін тұрақты кохомология операцияларының алгебрасын білуді талап етеді, бірақ классикалық Адамс спектрлік тізбегімен есептеу мүмкін болмайтын жағдайларда есептеулер жасауға мүмкіндік береді.