ガーベ

数学においてゲルブ/ ɜːr b /フランス語: [ʒɛʁb])は、ホモロジー代数位相幾何学における構成概念である。ゲルブは、アレクサンドル・グロタンディークのアイデアに従い、2次の非可換コホモロジーのためのツールとしてジャン・ジロー(Giraud 1971)により導入された。これは、ファイバーが群の分類スタックであるファイバー束の類似物とみなすことができる。ゲルブは、特に現代代数幾何学において、多くの種類の変形問題を扱うための便利で、ただし高度に抽象化された言語を提供する。さらに、ゲルブの特殊なケースは、最近では微分位相幾何微分幾何学において、特定のコホモロジー類とそれに付随する追加の構造に対する代替記述を与えるために使用されている。

「Gerbe」はフランス語(および古英語)で、文字通り「小麦の」を意味します。

定義

位相空間上のゲルベス

位相空間 [1] : 318 ガーベは、局所的に空でなく各点にはガーベの切断カテゴリが空でない開近傍がある)、推移任意の開集合任意2 つのオブジェクト とに対して、のそれぞれへの制約が少なくとも 1 つの射によって接続されているような の開被覆が存在する)上の群のスタックです

標準的な例としては、固定構造群を持つ主バンドルゲルベが挙げられる。開集合上の切断圏は、射として同型性を持つ主バンドルの圏である(したがって、この圏は群体である)。主バンドルは互いに接着する(降下条件を満たす)ため、これらの群体はスタックを形成する。自明バンドルは局所非空条件が満たされることを示し、最後に主バンドルは局所的に自明であるため、十分に小さい開集合に制限すると同型となり、したがって推移性条件も満たされる。

サイトのガーベス

ゲルブの最も一般的な定義はサイト上で定義される。サイトa -ゲルブ[2] [3] : 129 が与えられたとき、群体で繊維化された圏は

  1. 改良[4] が存在し、すべてのオブジェクトに対して、関連するファイバーカテゴリは空ではない。
  2. 繊維状カテゴリ内の任意の2つのオブジェクトは局所的に同型である

最終オブジェクト を持つサイトの場合、群にファイバー化されたカテゴリはの場合にのみローカルセクションを許容し、その場合、 は最初の公理を自動的に満たすことに注意してください。

サイト上のガーベの動機

サイト上でガーベを検討する主な動機の一つは、次のような素朴な疑問を考えることです。空間の適切な被覆に対するチェフ・コホモロジー群が上の主 -バンドルの同型類を与える場合、反復コホモロジー関手は何を表すのでしょうか?つまり、ある1-コサイクルを介して群を接着しているということです。ガーベはこの疑問に対する技術的な回答です。ガーベは、高次のコホモロジー群 の元の幾何学的表現を与えます。この直感は高次のガーベにも当てはまると期待されます。

コホモロジー分類

ガーベに関する主要な定理の一つは、アーベル群の固定層[5] [2]によって与えられる自己同型群を持つ場合のコホモロジー分類である。これはバンド呼ばれる。サイト、オブジェクト、オブジェクト上のガーベに対して、ガーベの自己同型群は自己同型群として定義される。自己同型群が常に同じである場合には、これは明確に定義されている。被覆が与えられた場合、関連するクラスが存在する。

は によって帯状化されたガーベの同型類を表す。例えば位相幾何学では、 群によって帯状化されたガーベを考えることで、多くのガーベの例を構築できる。分類空間は整数に対する第二アイレンベルク・マクレーン空間なので、位相空間上のによって帯状化されたガーベのバンドルは、における写像のホモトピー類から構成される。

これはまさに第3特異ホモロジーである。[6] のねじれコホモロジー類を表すすべてのガーベは、固定された複素ベクトル空間の有限次元代数の束で表されることがわかっている。さらに、ねじれのない類は、固定された無限次元可分ヒルベルト空間上のユニタリ作用素の射影群の無限次元主束として表される。すべての可分ヒルベルト空間は平方和可能列の空間に同型であるため、これは明確に定義されていることに注意されたい。ガーベのホモトピー理論的解釈は、ホモトピーファイバー平方

ホモトピーファイバーの正方形から直線束が出てくるのと似ている

ここで は上の直線束の同型類の群 として与えられます

C*-代数

パラコンパクト空間上のコンパクトに支えられた複素数値関数の代数を研究することで、ゲルベスの自然な例がいくつか生じる[7] 3ページ。の被覆が与えられたとき、次のように定義されるチェフ群が存在する。

包含物によって与えられたソースマップとターゲットマップ

そして、合成可能な矢印の空間はちょうど

すると、2次コホモロジー類は単なる写像となる。

すると、非可換C*-代数を 形成することができ、これは空間のコンパクトで支えられた複素数値関数の集合に関連付けられる。

これは次のように表される非可換積を持つ。

ここで、コホモロジー類は標準的な - 代数積の乗算をひねります

代数幾何学

を代数的に閉体上の多様体、例えば代数群 としますG -torsor作用写像を持つ代数空間であり(エタール位相またはfppf 位相において)上において局所的に は直積 となることを思い出してくださいM上のG -gerbeも同様に定義できます。これは写像を持つアルティン スタックであり、(エタール位相または fppf 位相において) M上において局所的に は直積 となります[8]ここで は分類スタックつまり点の自明な -作用による商を表します。その場合、群構造との互換性はスタックの定義によってカバーされるため、強制する必要はありません。基礎となる位相空間は同じですが、各点には と同型の安定化群が備えられています

連接層の2項複体から

連接層の2項複体

スキーム上の群の標準層がそれに関連付けられており、開部分集合上には-加群の2項複体が存在する。

群性を与える。群性は元によって与えられた対象を持ち、射は元によって与えられ

このスタックがガーベであるためには、コホモロジー層は必ず切断を持つ必要がある。この仮説は、上で構築されたカテゴリが常にオブジェクトを持つことを意味する。これはホップ代数上のコモジュレータの状況に適用して、アフィンまたは射影スタック上のガーベの代数モデルを構築できることに注意されたい(次数付きホップ代数を用いる場合は射影性さらに、ホップ代数上のコモジュレータの導来カテゴリの安定化から得られる2項スペクトルは、非厳密なガーベの追加のモデルを与える

曲線上の安定バンドルのモジュライスタック

種数 の上の滑らかな射影 曲線 を考える。を 上の階数、次数の安定ベクトル束モジュライスタックとする。これは粗いモジュライ空間を持ち、これは準射影多様体である。これら 2 つのモジュライ問題は同じ対象をパラメータ化するが、スタック版ではベクトル束の自己同型を記憶する。任意の安定ベクトル束に対して、自己同型群はスカラー乗算のみで構成されるため、モジュライスタックの各点は に同型の安定子を持つ。この写像は上記の意味で確かに -gerbe であることがわかる。 [9]とが互いに素である場合に限り、これは自明な gerbe である

ルートスタック

ルートスタックの構成法を用いることで、別のゲルブのクラスを見つけることができる。非公式には、スキーム上の直線束の - 次ルートスタックは、 - 次ルートを表す空間であり、次のように表記される。

[10] 52ページ

- 乗根スタックは次の性質を持つ。

ガーベのように積み重ねて作られる

形式が次の線束であるカテゴリに-scheme を送る。

と射は同型と両立する可換図式である。このガーベは単位根の代数群によって帯状に束ねられており、被覆上では点に作用して因数を巡回的に入れ替える。幾何学的には、これらのスタックはスタックのファイバー積として形成される。

の垂直マップはクンマー配列から得られる

これは、線束のモジュライ空間であるため、線束はカテゴリのオブジェクト(モジュライ空間の点として考えられます)に対応するからです。

セクション付きルートスタック

セクションを持つルートスタックの関連する構成法がもう1つある。上記のデータから、セクションをとする。すると、ペアの-番目のルートスタックは、lax 2-ファンクタ[10] [11]として定義される。

形式が次の線束であるカテゴリに-scheme を送る。

と射も同様に与えられる。これらのスタックは非常に明示的に構成でき、アフィンスキームではよく理解されている。実際、これらはセクションを持つルートスタックのアフィンモデルを形成する。[11] : 4 局所的には、直線束が自明であると仮定することができる。したがって、任意のセクションは要素を取ることと等価である。すると、スタックはスタック商によって与えられる。

[11] : 9 

の場合、これは の無限小拡張を与えます

代数幾何学における例

これらおよびより一般的な種類のガーベは、幾何学的空間としても正式な簿記ツールとしても、さまざまなコンテキストで発生します。

微分幾何学

  • および-gerbes: Jean-Luc Brylinskiのアプローチ

歴史

ゲルベは代数幾何学の文脈で初めて登場しました。その後、ブリリンスキー(Brylinski 1993)によってより伝統的な幾何学的枠組みの中で発展しました。ゲルベは、整コホモロジー類の幾何学的実現を提供する数学的対象の階層構造における自然なステップと考えることができます

より特化したガーベの概念はマレーによって導入され、バンドルガーベと呼ばれています。本質的には、束ガーベはアーベルガーベの滑らかなバージョンであり、層よりも主束から始まる階層構造に属します。バンドルガーベはゲージ理論弦理論でも用いられています[12]現在、他の研究者による研究では、非アーベル束ガーベの理論が開発されています。

参照

参考文献

  1. ^ 基本バンドル理論とK-コホモロジー不変量. Husemöller, Dale. ベルリン: Springer. 2008. ISBN 978-3-540-74956-1. OCLC  233973513。{{cite book}}: CS1 maint: others (link)
  2. ^ ab "Section 8.11 (06NY): Gerbes—The Stacks project". stacks.math.columbia.edu . 2020年10月27日閲覧。
  3. ^ ジロー、J. (ジャン) (1971).コホモロジー ノン アベリエンヌ。ベルリン: Springer-Verlag。ISBN 3-540-05307-7. OCLC  186709。
  4. ^ 「セクション7.8 (00VS): 固定ターゲットを持つモルフィズムの族—スタックプロジェクト」. stacks.math.columbia.edu . 2020年10月27日閲覧
  5. ^ 「セクション21.11(0CJZ):第2コホモロジーとガーベス—スタックスプロジェクト」. stacks.math.columbia.edu . 2020年10月27日閲覧。
  6. ^ Karoubi, Max (2010-12-12). 「ツイストバンドルとツイストK理論」. arXiv : 1012.2512 [math.KT].
  7. ^ Block, Jonathan; Daenzer, Calder (2009-01-09). 「接続のあるガーベのMukai双対性」. arXiv : 0803.1529 [math.QA].
  8. ^ Edidin, Dan; Hassett, Brendan; Kresch, Andrew; Vistoli, Angelo (2001). 「ブラウアー群と商スタック」. American Journal of Mathematics . 123 (4): 761– 777. arXiv : math/9905049 . doi :10.1353/ajm.2001.0024. S2CID  16541492.
  9. ^ ホフマン、ノーバート (2010). 「曲線上のベクトル束のモジュライスタックとキング・スコフィールドの有理性証明」.有理性問題へのコホモロジー的および幾何学的アプローチ. プログレス・イン・マスキュリン. 第282巻. pp.  133– 148. arXiv : math/0511660 . doi :10.1007/978-0-8176-4934-0_5. ISBN 978-0-8176-4933-3. S2CID  5467668。
  10. ^ ab Abramovich, Dan; Graber, Tom; Vistoli, Angelo (2008-04-13). 「Deligne-MumfordスタックのGromov-Witten理論」. arXiv : math/0603151 .
  11. ^ abc Cadman, Charles (2007). 「スタックを用いた曲線の接線条件の適用」(PDF) . Amer. J. Math . 129 (2): 405– 427. arXiv : math/0312349 . doi :10.1353/ajm.2007.0007. S2CID  10323243.
  12. ^ Bunk, Severin; Szabo, Richard J. (2017-05-18), Fluxes, bundle gerbes and 2-Hilbert spaces, arXiv, doi :10.48550/arXiv.1612.01878, arXiv:1612.01878 , 2025-11-06取得

入門記事

  • バンドルガーベスを使った構成 - スチュアート・ジョンソン
  • Orbifolds 上の Gerbes 入門、Ernesto Lupercio、Bernado Uribe。
  • ガーベとは何か?ナイジェル・ヒッチンAMS のお知らせ
  • バンドルガーベ、マイケル・マーレー。
  • Moerdijk, Ieke . 「StacksとGerbesの言語入門」. 2007年5月20日閲覧。

位相幾何学におけるゲルベス

  • 単体群の前層のホモトピー理論、羅志明

ねじれたK理論

  • ツイストK理論とバンドルガーベのK理論
  • ツイストバンドルとツイストK理論 - Karoubi

弦理論への応用

  • 弦理論における安定特異点 - 付録にブラウアー群を用いたゲルベの例が含まれています
  • 群多様体上のブレーン、グルーオン凝縮体、およびねじれK理論
  • 特殊ラグランジアン部分多様体に関する講義 - ミラー対称性への応用を含む非常に現実的な入門
  • コンパクト単純リー群上の基本ガーベ -ストリング群などの群をガーベとして記述するテクニックを示します。
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