पोंट्रीगिन वर्ग

गणित में, पोंट्रीगिन वर्ग, जिनका नाम लेव पोंट्रीगिन के नाम पर रखा गया है, वास्तविक सदिश समूह के कुछ विशिष्ट वर्ग हैं। पोंट्रीगिन वर्ग चार के गुणज अंश वाले सह समरूप समूहों में स्थित हैं।

परिभाषा

M के ऊपर एक वास्तविक सदिश समूह E दिया गया है, यह k-th पोंट्रीगिन वर्ग $p_{k}(E)$से परिभाषित किया जाता है

$p_{k}(E)=p_{k}(E,\mathbb {Z} )=(-1)^{k}c_{2k}(E\otimes \mathbb {C} )\in H^{4k}(M,\mathbb {Z} ),$

जहाँ:

• $c_{2k}(E\otimes \mathbb {C} )$ के रूपरेखा का $2k$-वाँ चेर्न वर्ग $E\otimes \mathbb {C} =E\oplus iE$,E को दर्शाता है,
• $H^{4k}(M,\mathbb {Z} )$ $4k$-पूर्णांक गुणांक के साथ M का सह-समरूपता समूह है।

परिमेय पोंट्रीगिन वर्ग $p_{k}(E,\mathbb {Q} )$, $p_{k}(E)$ में $H^{4k}(M,\mathbb {Q} )$ की चित्र के रूप में परिभाषित किया गया है, $4k$-परिमेय संख्या गुणांक के साथ M का सह-समरूप समूह हैं।

गुण

कुल पोंट्रीगिन वर्ग

$p(E)=1+p_{1}(E)+p_{2}(E)+\cdots \in H^{*}(M,\mathbb {Z} ),$

(मॉड्यूलो 2-टोरसन) सदिश समूहों के विटनी योग के सम्बन्ध में गुणक हैं, अर्थात

$2p(E\oplus F)=2p(E)\smile p(F)$

M के ऊपर दो सदिश समूह E और F के लिए होता हैं। एकल पोंट्रीगिन वर्गों P_k के सम्बन्ध में,

$2p_{1}(E\oplus F)=2p_{1}(E)+2p_{1}(F),$

$2p_{2}(E\oplus F)=2p_{2}(E)+2p_{1}(E)\smile p_{1}(F)+2p_{2}(F)$

और इसी प्रकार होता हैं।

सदिश समूहों के पोंट्रीगिन वर्गों और स्टिफ़ेल-व्हिटनी वर्गों का लुप्त होना यह निश्चितता नहीं देता है कि सदिश समूह नगण्य हैं। उदाहरण के लिए, सदिश समूह समरूपता तक, एक अद्वितीय स्तर 10 सदिश समूह है $E_{10}$ N-गोले, 9-गोले के ऊपर नगण्य नहीं हैं। (क्लचिंग फलन के लिए $E_{10}$ समस्थेय समूहों $\pi _{8}(\mathrm {O} (10))=\mathbb {Z} /2\mathbb {Z}$) से उत्पन्न होता है। पोंट्रीगिन वर्ग और स्टिफ़ेल-व्हिटनी वर्ग सभी समाप्त हो जाती हैं: पोंट्रीगिन वर्ग 9 अंश में उपस्थित नहीं हैं, और स्टिफ़ेल-व्हिटनी वर्ग E₁₀ का w₉ वू सूत्र w₉ = w₁w₈ + Sq¹(w₈) द्वारा समाप्त हो जाता है। इसके अतिरिक्त, यह सदिश समूह निश्चित रूप से नगण्य नहीं हैं, अर्थात E₁₀ के साथ कोई भी नगण्य समूह का व्हिटनी योग नगण्य नहीं रहता हैं। (Hatcher 2009, p. 76)

दिया हैं की हमारे पास 2k-आयामी सदिश समूह E है

$p_{k}(E)=e(E)\smile e(E),$

जहां e(E) E के यूलर वर्ग को दर्शाता है, और $\smile$ समरूप समूहों के कप गुणन को दर्शाता है।

पोंट्रीगिन वर्ग और वक्रता

जैसा कि 1948 के आसपास शिंग-शेन चेर्न और आंद्रे वेइल द्वारा बताया गया था, परिमेय पोंट्रीगिन वर्ग

$p_{k}(E,\mathbf {Q} )\in H^{4k}(M,\mathbf {Q} )$

विभेदक रूपों के रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है जो सदिश समूह के वक्रता रूप के बहुपद पर निर्भर करते हैं। इस चेर्न-वेइल सिद्धांत ने बीजगणितीय समरूपता और वैश्विक अंतर ज्यामिति के बीच एक प्रमुख संबंध को दर्शाता हैं।

एक संयोग प्रपत्र से सुसज्जित n-विमीय विविध अवकलनीय M पर सदिश समूह E के लिए, कुल पोंट्रीगिन वर्ग को इस प्रकार व्यक्त किया गया है

$p=\left[1-{\frac {{\rm {Tr}}(\Omega ^{2})}{8\pi ^{2}}}+{\frac {{\rm {Tr}}(\Omega ^{2})^{2}-2{\rm {Tr}}(\Omega ^{4})}{128\pi ^{4}}}-{\frac {{\rm {Tr}}(\Omega ^{2})^{3}-6{\rm {Tr}}(\Omega ^{2}){\rm {Tr}}(\Omega ^{4})+8{\rm {Tr}}(\Omega ^{6})}{3072\pi ^{6}}}+\cdots \right]\in H_{dR}^{*}(M),$

जहां Ω वक्रता रूप को दर्शाता है, और H*_dR(M) डे राम समरूप समूहों को दर्शाता है।

बहुरूप की पोंट्रीगिन वर्ग

स्मूथ बहुरूप के पोंट्रीगिन वर्गों को इसके स्पर्शरेखा समूह के पोंट्रीगिन वर्गों के रूप में परिभाषित किया गया है।

सर्गेई नोविकोव (गणितज्ञ) ने 1966 में सिद्ध किया कि यदि दो संकुचि, उन्मुख, समतल बहुरूप होमियोमॉर्फिक हैं तो उनके परिमेय पोंट्रीगिन वर्ग p_k(M, 'Q') H^4k(M, 'Q') में समान हैं।

यदि आयाम कम से कम पांच है, तो दिए गए समस्थेय समतुल्य रिक्त स्थान और पोंट्रीगिन वर्गों के साथ अधिकतम सीमित रूप से कई अलग-अलग समतल बहुरूप हैं।

चेर्न वर्गों से पोंट्रीगिन वर्गों

एक वास्तविक सदिश समूह की पोंट्रीगिन वर्ग $\pi :E\to X$ इसकी समायोजन के चेर्न वर्गों द्वारा पूरी तरह से निर्धारित किया जा सकता है। यह इस तथ्य से पता चलता है कि $E\otimes _{\mathbb {R} }\mathbb {C} \cong E\oplus {\bar {E}}$, व्हिटनी योग सूत्र, और इसके समायोजित संयुग्म समूह के चेर्न वर्गों के गुण होते हैं। वह, $c_{i}({\bar {E}})=(-1)^{i}c_{i}(E)$ और $c(E\oplus {\bar {E}})=c(E)c({\bar {E}})$ हैं। फिर, इसने संबंध दिया कि$1-p_{1}(E)+p_{2}(E)-\cdots +(-1)^{n}p_{n}(E)=(1+c_{1}(E)+\cdots +c_{n}(E))\cdot (1-c_{1}(E)+c_{2}(E)-\cdots +(-1)^{n}c_{n}(E))$उदाहरण के लिए, हम एक वक्र और एक सतह पर एक सदिश समूह के पोंट्रीगिन वर्गों को खोजने के लिए इस सूत्र को क्रियान्वित कर सकते हैं। वक्र के लिए, हमारे पास $(1-c_{1}(E))(1+c_{1}(E))=1+c_{1}(E)^{2}$ हैं, इसलिए समायोजित सदिश समूह के सभी पोंट्रीगिन वर्ग नगण्य हैं। सतह पर, हमारे पास $(1-c_{1}(E)+c_{2}(E))(1+c_{1}(E)+c_{2}(E))=1-c_{1}(E)^{2}+2c_{2}(E)$ हैं

जो $p_{1}(E)=c_{1}(E)^{2}-2c_{2}(E)$ दिखा रहा है। $c_{2}(L)=0$ आयामी कारणों से रेखा समूहों पर यह और भी सरल हो जाता है।

क्वार्टिक K3 सतह पर पोंट्रीगिन वर्ग

उस चतुर्थक बहुपद को याद करें जिसका समाप्ति स्थान $\mathbb {CP} ^{3}$ है। एक समतल उपविविधता K3 सतह है। यदि हम सामान्य अनुक्रम $0\to {\mathcal {T}}_{X}\to {\mathcal {T}}_{\mathbb {CP} ^{3}}|_{X}\to {\mathcal {O}}(4)\to 0$ का उपयोग करते हैं

हम पा सकते हैं

${\begin{aligned}c({\mathcal {T}}_{X})&={\frac {c({\mathcal {T}}_{\mathbb {CP} ^{3}}|_{X})}{c({\mathcal {O}}(4))}}\\&={\frac {(1+[H])^{4}}{(1+4[H])}}\\&=(1+4[H]+6[H]^{2})\cdot (1-4[H]+16[H]^{2})\\&=1+6[H]^{2}\end{aligned}}$

जो $c_{1}(X)=0$ और $c_{2}(X)=6[H]^{2}$दर्शा रहा हैं। तब $[H]^{2}$ बेज़ाउट के लेम्मा के कारण,चार बिंदुओं से मिलता है, हमारे पास दूसरा चेर्न संख्या $24$ है। तब $p_{1}(X)=-2c_{2}(X)$ इस स्थिति में, हमारे पास

$p_{1}(X)=-48$ है। इस संख्या का उपयोग गोले के तीसरे स्थिर समरूप समूह की गणना करने के लिए किया जा सकता है।

पोंट्रीगिन संख्या

पोंट्रीगिन संख्याएं स्मूथ कई गुना के कुछ टोपोलॉजिकल अपरिवर्तनीय हैं। यदि एम का आयाम 4 से विभाज्य नहीं है, तो मैनिफोल्ड एम की प्रत्येक पोंट्रीगिन संख्या गायब हो जाती है। इसे मैनिफोल्ड एम के पोंट्रीगिन वर्गों के संदर्भ में निम्नानुसार परिभाषित किया गया है:

एक सहजता दी गई $4n$-आयामी मैनिफोल्ड एम और प्राकृतिक संख्याओं का संग्रह

$k_{1},k_{2},\ldots ,k_{m}$ ऐसा है कि $k_{1}+k_{2}+\cdots +k_{m}=n$,

पोंट्रीगिन संख्या $P_{k_{1},k_{2},\dots ,k_{m}}$ द्वारा परिभाषित किया गया है

$P_{k_{1},k_{2},\dots ,k_{m}}=p_{k_{1}}\smile p_{k_{2}}\smile \cdots \smile p_{k_{m}}([M])$

कहाँ $p_{k}$ के-वें पोंट्रीगिन वर्ग और [एम] एम के मौलिक वर्ग को दर्शाता है।

गुण

1. पोंट्रीगिन संख्याएं उन्मुख सह-बॉर्डिज्म अपरिवर्तनीय हैं; और स्टिफ़ेल-व्हिटनी संख्याओं के साथ मिलकर वे एक ओरिएंटेड मैनिफोल्ड के ओरिएंटेड कोबॉर्डिज्म वर्ग का निर्धारण करते हैं।

बंद रीमैनियन मैनिफोल्ड्स (साथ ही पोंट्रीगिन वर्गों) की #पोंट्रीगिन संख्याओं की गणना रीमैनियन मैनिफोल्ड के वक्रता टेंसर से कुछ बहुपदों के अभिन्न अंग के रूप में की जा सकती है।

1. इनवेरिएंट जैसे हस्ताक्षर (टोपोलॉजी) और जीनस|${\hat {A}}$-जीनस को पोंट्रीगिन संख्याओं के माध्यम से व्यक्त किया जा सकता है। हस्ताक्षर देने वाले पोंट्रीगिन संख्याओं के रैखिक संयोजन का वर्णन करने वाले प्रमेय के लिए हिरज़ेब्रुक हस्ताक्षर प्रमेय देखें।

सामान्यीकरण

चतुर्धातुक संरचना वाले वेक्टर बंडलों के लिए एक चतुर्धातुक पोंट्रीगिन वर्ग भी है।

यह भी देखें

• चेर्न-साइमन्स फॉर्म
• हिर्ज़ेब्रुच हस्ताक्षर प्रमेय

संदर्भ

• Milnor John W.; Stasheff, James D. (1974). Characteristic classes. ISBN 0-691-08122-0. {{cite book}}: |work= ignored (help)
• Hatcher, Allen (2009). "Vector Bundles & K-Theory" (2.1 ed.). {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)

बाहरी संबंध

• "Pontryagin class", Encyclopedia of Mathematics, EMS Press, 2001 [1994]