查看代数拓扑学的源代码
←
代数拓扑学
跳转至:
导航
、
搜索
因为以下原因,你没有权限编辑本页:
你刚才请求的操作只对属于该用户组的用户开放:
用户
您可以查看并复制此页面的源代码:
'''代数拓扑学'''([[英语]]:algebraic topology),[[拓扑学]]中主要依赖代数工具来解决问题的分支。[[同调论|同调]]与[[同伦论|同伦]]的理论是代数拓扑学的两大支柱。 在同调理论研究领域里,自[[H.庞加莱]]首先建立可剖分空间的同调之后,人们试图对于不一定可剖分为复形的一般拓扑空间建立同调理论。后来出现了好几种关于一般空间的[[同调论]]。为了达到统一与简化的目的,[[S.艾伦伯格]]与[[N.E.斯廷罗德]]在20世纪40年代中期倡导用公理法来引进同调群。有了这种观点,不仅使人们对古典的同调论看得更清楚,同时也为广义同调论的兴起创造了条件。 广义同调论满足除维数公理之外的所有艾伦伯格–斯廷罗德同调论公理。具有各自几何背景的各种广义同调论的出现大大开拓了代数拓扑学的领域,提高了用代数方法解决几何问题的能力。广义同调的表示定理表明可以在同伦概念的基础上来建立同调论。重要的广义同调论现有K上同调、协边上同调、MU上同调、BP上同调等。 不论同伦或同调,从几何向代数的过渡总是由函子来实现的。范畴与函子的理论,首先由代数拓扑学的需要而产生,现在已在许多数学分支有广泛的应用。无论同伦或同调,都是对每个拓扑空间X对应了一个群F(X ),对每一个连续映射f : X→Y对应了一个同态F(f): F(X)→F(Y),且满足: ①当X=Y,f=恒等自映射时,F(f)=恒等自同构。 ②若g:Y→Z,则F(gf)=F(g)F(f)。 作为用这种函子性质解决拓扑问题的一个例子,考虑f: X →Y为同胚的情形,这时F(f<sup>−1</sup>)与F(f)互为逆同态,从而F(f): F(X)→F(Y)为同构。证明两个空间X与Y不同胚的一个常用的办法就是找出一个适当的函子F,使得F(X)不同构于F(Y)。拓扑不变量往往也就是这种函子。 同调与同伦是实质上不同的概念,这从简单的例子就可以看出来。在图中设F是将环面挖一个圆洞所得的曲面。则边界圆周C在曲面F上是同调于0的一维闭链。但C看作F上的环道则不同伦于0。人们很早就知道,不一定可交换的基本群交换化之后就同构于一维同调群。对于同调与同伦之间关系进行深入探讨的结果促使[[同调代数学]]迅速地向前发展起来。这一整套强有力的工具不仅对代数拓扑学本身产生巨大影响,也深深地渗入到其他[[数学]]分支,如[[代数学]]、[[代数几何学]]、[[泛函分析]]、[[微分方程]]、[[复分析]]等。 [[文件:代数拓扑学插图:具有一个圆洞的环面.jpg|center|thumb|400px|具有一个圆洞的环面]] 与同调对偶的上同调在许多场合用起来比同调更为得力,这是[[H.惠特尼]]在20世纪30年代的发现。[[S.莱夫谢茨]]对流形上的同调交截理论所作的深入研究启发人们想到上同调乘积的存在。[[N.E.斯廷罗德]]在继[[H.霍普夫]]之后研究有限复形K到球面Sn的连续映射同伦分类问题时发现了一类上同调运算。上同调群配以上同调运算使得对应于几何对象的代数对象有更为丰富的结构,从而解决问题的能力也更强。 代数拓扑学者从来注重计算具体空间的同调群、上同调群、上同调运算等。[[李群]]以及与之有关的空间是首先被考虑的对象。这种计算在很大程度上依赖于[[纤维丛]]或纤维空间的底空间,纤维与全空间的同调关系。1946年,[[J.勒雷]]用谱序列对纤维空间的同调计算得到深刻的结果。 紧接着有[[J.-P.塞尔]]应用纤维空间的同调谱序列在同伦论上的突破,得到当时几乎难以想象的结果:π<sub>q</sub>(Sn)除开q=n以及q=2n−1,n为偶数的情形,都是[[有限群]]。塞尔的另一个重要贡献是将代数里一个行之有效的原理移植到[[拓扑学]]中来,即通过对一个问题的各个p局部化(p为[[素数]])问题的解决来求得原问题的整体解决。经过[[D.P.沙利文]]的进一步系统的研究,这种局部化以及完备化的思想在代数拓扑里已经成为一个带根本性的原理。 拓扑空间如果具有连续的乘法以及关于这个乘法的单位元素就称为H空间。李群是H空间的特例。对于H空间的同调与同伦性质的研究取得了许多有意义的结果,丰富了代数拓扑的内容。 欧氏空间'''R'''<sup>n</sup>,当n=2,4,8时可以定义乘法·,满足关系 [[文件:欧氏空间1.jpg|center|180px|]] ,这里 [[文件:欧氏空间2.jpg|center|36px|]] 表示'''R'''<sup>n</sup>的范数: [[文件:欧氏空间3.jpg|center|400px|]] , x=( x<sub>1</sub>, x<sub>2</sub>,…, x<sub>n</sub>),将 '''R'''<sup>n</sup>( n=2,4,8)的点分别看作[[复数]]、[[四元数]]、[[凯莱数]]就得到这种乘法。是否还有其他的 n值使 '''R'''<sup>n</sup> 能成为这种赋范代数,若 '''R'''<sup>n</sup> 具有赋范代数结构,则球面 S <sup>n−1</sup>为 H空间。这后一结论又等价于存在霍普夫不变量等于1的球面映射 S <sup>2n−1</sup>→ S<sup>n</sup>。这个问题在同伦论发展的初期就被提出,但当时是个很难下手的问题。与这个问题邻近的还有球面 S<sup>n</sup>上至多能有多少个线性独立的切向量场的问题。 1960年前后,[[J.F.亚当斯]]彻底解决了这两个问题。于是知道除开 n=2,4,8 这几种已知情形,不可能在 '''R'''<sup>n</sup> 上引进保持范数的乘法。一个古老的代数难题用拓扑的方法得到了解答。亚当斯还充分利用了同调代数(包括谱序列)、上同调运算理论、广义同调论等方面当时所能提供的工具,使它们充分发挥了威力。这些成就足以说明代数拓扑那时正处于发展的高潮。 20世纪70年代以后,虽然不像前些年那样接连出现令人惊叹的结果,代数拓扑学仍然取得了多方面的进展。例如,在广义同调论、[[变换群]]作用下的共变同调与同伦论、无穷环道空间、有理同伦论、同伦群指数估计、来自[[微分拓扑学]]的[[代数拓扑]]问题等方面都获得了丰硕的成果。一方面在其他数学分支,其他科学与技术领域里代数拓扑的应用日见广泛与深入,另一方面,其本身有许多重要问题尚未解决,或尚未彻底解决,代数拓扑学另一个发展高潮时期的到来是可以期待的。 ===参见=== *[[数学]] *[[数学基本条目]] *[[代数学]] *[[代数几何学]] *[[拓扑学]] [[Category:数学]] [[Category:数学史]] [[Category:代数学]] [[Category:拓扑学]] [[Category:代数拓扑学]] [[Category:中文词典]] [[Category:D音词语]] [[Category:代]]
返回
代数拓扑学
。
导航菜单
个人工具
创建账户
登录
名字空间
页面
讨论
变种
查看
阅读
查看源代码
查看历史
操作
搜索
导航
首页
最近更改
随机页面
工具箱
链入页面
相关更改
特殊页面
页面信息
扫描二维码可以用手机浏览词条