Введение
Эквивалентное отношение на кольцах
В абстрактной алгебре эквивалентность Мориты — это отношение, определяемое между кольцами, которое сохраняет многие свойства теории колец. Более точно, два кольца, такие как R и S, называются эквивалентными по Морите (обозначается ), если их категории модулей аддитивно эквивалентны (обозначается ). Оно названо в честь японского математика Киити Мориты, который определил эквивалентность и близкое понятие дуальности в 1958 году.
In abstract algebra, Morita equivalence is a relationship defined between rings that preserves many ring theoretic properties. More precisely two rings like R, S are Morita equivalent (denoted by ) if their categories of modules are additively equivalent (denoted by ). It is named after Japanese mathematician Kiiti Morita who defined equivalence and a similar notion of duality in 1958.
Мотивация
Кольца обычно изучаются с точки зрения их модулей, поскольку модули можно рассматривать как представления колец. Каждое кольцо R имеет естественную R-модульную структуру на самом себе, где действие модуля определяется как умножение в кольце, поэтому подход через модули более общий и даёт полезную информацию. В связи с этим, кольцо часто изучают, исследуя категорию модулей над этим кольцом. Эквивалентность Мориты доводит эту точку зрения до естественного завершения, определяя кольца как эквивалентные по Морите, если их категории модулей эквивалентны. Это понятие представляет интерес главным образом при работе с некоммутативными кольцами, поскольку можно показать, что два коммутативных кольца эквивалентны по Морите тогда и только тогда, когда они изоморфны.
Определение
Два кольца R и S (ассоциативные, с единицей) называются (Morita) эквивалентными, если существует эквивалентность между категорией (левых) модулей над R, R Mod, и категорией (левых) модулей над S, S Mod. Можно показать, что категории левых модулей R Mod и S Mod эквивалентны тогда и только тогда, когда категории правых модулей Mod R и Mod S эквивалентны. Кроме того, можно показать, что любой функтор из R Mod в S Mod, дающий эквивалентность, автоматически является аддитивным.
Примеры
Любые два изоморфных кольца являются эквивалентными по Морите. Кольцо n × n матриц с элементами из R, обозначаемое Mn(R), эквивалентно по Морите кольцу R для любого n > 0. Следует отметить, что это обобщает классификацию простых артиновых колец, данную теорией Артина — Уэддерберна. Чтобы увидеть эквивалентность, заметим, что если X — левый R-модуль, то Xⁿ является Mn(R)-модулем, структура модуля которого задается умножением матрицы слева на столбцы векторов из X. Это позволяет определить функтор из категории левых R-модулей в категорию левых Mn(R)-модулей. Обратный функтор определяется тем, что для любого Mn(R)-модуля существует левый R-модуль X, такой что Mn(R)-модуль получается из X, как описано выше.
Дальнейшие указания
Двойственной к теории эквивалентностей является теория двойственностей между категориями модулей, где используемые функторы контравариантны, а не ковариантны. Эта теория, хотя и похожа по форме, имеет существенные различия, поскольку двойственности между категориями модулей для произвольных колец не существует, хотя двойственности могут существовать для подкатегорий. Иными словами, поскольку бесконечномерные модули обычно не являются рефлексивными, теория двойственностей легче применима к конечно порожденным алгебрам над нётеровыми кольцами. Неудивительно, что вышеуказанный критерий имеет аналогичный результат для двойственностей, где естественный изоморфизм задается в терминах функтора Hom, а не тензорного функтора. Эквивалентность Мориты также может быть определена в более структурированных ситуациях, таких как симплектические группоиды и C*-алгебры. В случае C*-алгебр для получения результатов, полезных на практике, требуется более сильный тип эквивалентности, называемый строгой эквивалентностью Мориты, из-за дополнительной структуры C*-алгебр (обусловленной инволюционной * операцией), а также потому, что C*-алгебры не обязательно имеют единичный элемент.
Значение в К-теории
Если два кольца эквивалентны по Морите, то существует индуцированная эквивалентность соответствующих категорий проективных модулей, поскольку эквивалентности по Морите сохраняют точные последовательности (и, следовательно, проективные модули). Так как алгебраическая K-теория кольца определяется (в подходе Квиллена) через группы гомотопии (грубо говоря) классифицирующего пространства нерва (малой) категории конечно порожденных проективных модулей над кольцом, то кольца, эквивалентные по Морите, должны иметь изоморфные K-группы.