Кіріспе

Тензорлық көбейтінділерді қабылдайтын категорияМатематикада моноидалдық категория (немесе тензорлық категория) – табиғи изоморфизмге дейін ассоциативті болатын бифунктормен жабдықталған категория, сондай-ақ ⊗ үшін сол және оң сәйкестік болатын I объектісі, қайтадан табиғи изоморфизмге дейін. Бұл табиғи изоморфизмдерге белгілі бір үйлесімділік шарттары қойылады, олар барлық қатысты диаграммалардың дұрыс болатынын қамтамасыз етеді. Көптеген жағдайларда, қарапайым тензорлық көбейтінді векторлық кеңістіктерді, абельдік топтарды, R модульдерін немесе R алгебраларын моноидалдық категорияларға айналдырады. Моноидалдық категорияларды осы және басқа да мысалдардың жалпылауы ретінде қарастыруға болады. Кез келген (кішкентай) моноидалдық категорияны негізгі моноидтың «категориялық бейнесі» ретінде қарастыруға болады, атап айтқанда, оның элементтері категорияның объектілерінің изоморфизм кластары болып табылады, ал екілік операциясы категорияның тензорлық көбейтіндісімен анықталады. Моноидалдық категорияларды абстракция ретінде қарастыруға болатын тағы бір ерекше қолданыс – екі типті қабылдап, жиынтық тип құратын типтік конструкторға қатысты жабық дерек типтері жүйесі. Типтер объектілер рөлін атқарады, ал ⊗ жиынтық конструктор болып табылады. Изоморфизмге дейінгі ассоциативтілік – бұл бірдей деректерді жинақтаудың әртүрлі тәсілдерінің (мысалы, ) бірдей ақпаратты сақтауын білдіреді, тіпті жиынтық мәндері әртүрлі болса да. Жиынтық тип қосым (типтік қосынды) немесе көбейту (типтік көбейтінді) операцияларына ұқсас болуы мүмкін. Типтік көбейтінді үшін сәйкестік объектісі – бірлік, сондықтан типтің тек бір ғана мәні бар, сондықтан онымен көбейтінді әрқашан екінші операндқа изоморфты болады. Типтік қосынды үшін сәйкестік объектісі – ешқандай ақпарат сақтамайтын бос тип, және оның мәніне жүгіну мүмкін емес. Моноидалдық категория тұжырымы мұндай жиынтық типтердің мәндерін бөліп алуға болатынын талап етпейді; керісінше, ол классикалық және кванттық ақпарат теориясын біріктіретін құрылымды ұсынады. Категориялар теориясында моноидалдық категориялар моноидтық объект ұғымын және категорияның объектілеріне қатысты әрекетті анықтау үшін қолданылады. Олар байытылған категорияны анықтауда да қолданылады. Моноидалдық категориялардың категориялар теориясынан тыс көптеген қолданыстары бар. Олар интуиционистік сызықтық логиканың көбейту фрагменті үшін модельдерді анықтау үшін қолданылады. Сонымен қатар, олар конденсирленген заттар физикасындағы топологиялық тәртіптің математикалық негізін құрайды. Тоқылған моноидалдық категориялар кванттық ақпарат, кванттық өріс теориясы және іс тізбегі теориясында қолданылады.

Мысалдар

Кез келген шекті өнімдері бар категорияны моноидалдық ретінде қарастыруға болады, мұнда өнім – моноидалдық өнім, ал соңғы объект – бірлік. Мұндай категория кейде картезиялық моноидалдық категория деп аталады. Мысалы:
Set, демек жиынтардың категориясы, карталық көбейтіндісімен, кез келген бір элементті жиын бірлік ретінде қызмет етеді. Cat, демек кіші категориялардың категориясы, өнім категориясымен, бір объектісі және тек оның өзіндік бейнесі бар категория бірлік болып табылады. Двойалды түрде, кез келген шекті копродукттері бар категория копродуктты моноидалдық өнім ретінде және бастапқы объектіні бірлік ретінде моноидалды болады. Мұндай моноидалдық категория кокартезиялық моноидалдық категория деп аталады.
R Mod, демек коммутативті сақина R үстіндегі модульдердің категориясы, модульдердің тензорлық көбейтіндісі ⊗R моноидалдық өнім ретінде қызмет етеді, ал сақина R (өзінің үстіндегі модуль ретінде қарастырылатын) бірлік ретінде қызмет етеді. Арнайы жағдайларда:
K'' Vect, демек өріс K үстіндегі векторлық кеңістіктердің категориясы, бір өлшемді K векторлық кеңістігі бірлік ретінде қызмет етеді. Ab, демек абельдік топтардың категориясы, Z бүтін сандар тобы бірлік ретінде қызмет етеді. Кез келген коммутативті R сақинасы үшін R алгебраларының категориясы моноидалды болады, алгебралардың тензорлық көбейтіндісі көбейтінді ретінде, ал R бірлік ретінде қызмет етеді. Нүктелік кеңістіктердің категориясы (мысалы, тығыз туынды кеңістіктермен шектелген) моноидалды болады, соққы көбейтіндісі көбейтінді ретінде, ал нүктелік 0 сферасы (екі нүктелі дискретті кеңістік) бірлік ретінде қызмет етеді. C категориясының барлық эндофункторлардың категориясы – функторлардың композициясы көбейтінді ретінде, ал сәйкестік функторы бірлік ретінде қатаң моноидалдық категория болып табылады. Дәл сол сияқты, кез келген E категориясы үшін, кез келген берілген объектінің толық ішкі категориясы моноид болып табылады. Кез келген 2 E категориясы үшін және кез келген C объектісі үшін Ob(E) бойынша {C} арқылы қамтылған толық 2 ішкі категориясы моноидалдық категория болып табылады. E = Cat жағдайында жоғарыда көрсетілген эндофункторлардың мысалын аламыз. Жоғары жарымтақтағылар қатаң симметриялық моноидалдық категориялар болып табылады: көбейтінді – кездесу, ал сәйкестік – жоғарғы элемент. Кез келген қарапайым моноид – объектілер жиынтығы бар шағын моноидалдық категория, тек морфизмдер үшін сәйкестіктер, тензорлық өнім ретінде және оның сәйкестік объектісі ретінде. Керісінше, моноидалдық категорияның изоморфизм кластарының жиынтығы (егер мұндай нәрсе мағыналы болса) тензорлық көбейтіндіге қатысты моноид болып табылады. Кез келген коммутативті моноидты бір объектісі бар моноидалдық категория ретінде жүзеге асыруға болады. Естеріңізге сала кетейік, бір ғана объектісі бар категория қарапайым моноидқа тең. Экман-Хилтон аргументі бойынша, басқа моноидалдық өнімді қосу үшін өнімнің коммутативті болуы қажет.

Қасиеттер мен байланысты ұғымдар

Үш когеренттілік шартынан, морфизмдері , , , сәйкестіктер және тензорлық көбейтінділер арқылы құрылған диаграммалардың үлкен класы коммутативті болады: бұл Мак Лейннің "когеренттілік теоремасы". Кейде барлық мұндай диаграммалар коммутативті деп қате айтылады. Моноидты категорияда моноидты объектінің жалпы түсінігі бар, ол абстрактілік алгебрадан моноидтың дәстүрлі түсінігін кеңейтеді. Дәстүрлі моноидтар – бұл карталық моноидтық категориядағы моноидты объектілер. Бұдан әрі, кез келген (кішкентай) қатаң моноидтық категорияны Cat санатындағы моноидтық объекті ретінде қарастыруға болады (картезиялық көбейтіндіден туындаған моноидтық құрылыммен жабдықталған). Моноидтық функторлар – тензорлық көбейтіндіні сақтайтын моноидтық категориялар арасындағы функторлар, ал моноидтық табиғи түрлендірулер – сол функторлар арасындағы, тензорлық көбейтіндімен "үйлесімді" табиғи түрлендірулер. Кез келген моноидтық категорияны тек бір объектісі бар B категориясы ретінде қарастыруға болады, ол ∗ деп белгіленеді. C категориясының моноидтық M категориясымен байытылған түсінігі, C-дегі объектілер жұптары арасындағы морфизмдер жиынының түсінігін, C-дегі кез келген екі объекті арасындағы морфизмдердің M-объектісімен алмастырады.

Мамандандыру

Егер моноиділдік санатта және когеренттік шарттармен үйлесімді түрде табиғи түрде изоморфты болса, онда біз тоқылған моноиділдік санат туралы айтамыз. Егер, сонымен қатар, бұл табиғи изоморфизм өзіне кері болса, онда бізде симметриялық моноиділдік санат бар. Жабық моноиділдік санат – функтордың оң жақ қосымшасы бар моноиділдік санат, ол "ішкі Hom функторы" деп аталады. Мысалдарға жиынтықтар санаты (Set) және FdVect, шекті өлшемді векторлық кеңістіктер санаты сияқты компактты жабық санаттар жатады. Автономды санаттар (немесе тығыз жабық санаттар немесе қатаң санаттар) – жақсы қасиеттері бар дуалдарға ие моноиділдік санаттар; олар FdVect идеясын абстракттайды. FdHilb, шекті өлшемді Хилберт кеңістіктері идеясын абстракциялап, қосымша пышақ функторымен жабдықталған, пышақ симметриялық моноиділдік санаттар. Бұларға пышақ компактты санаттар кіреді. Таннакиандық санаттар – сызықтық алгебралық топтардың өкілдік санаттарына өте ұқсас, өріс бойынша байытылған моноиділдік санаттар.