Файл: Стонг, Р. Заметки по теории кобордизмов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 156

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

скнх чисел на многообразии М. Рассмотрим также гомоморфизм А: Н* (ВО; Z2) Н* (ВО; Z2), который переводит w, в сумму

вида У] WjW!t. Гомоморфизм X индуцирован отображением про-

странств ВО,. —>- ВО2Г,

классифицирующим

расслоение у,- ® у г,

поэтому X коммутирует со всеми действиями квадратов Стиирода

Sq1. Далее,

 

X (w2 i+1 ) =

О,

X (w2i) = w], поэтому ядро гомомор­

физма X совпадает с идеалом, порожденным нечетномерными клас­

сами. Композиция гомоморфизмов

X-ф: II* (ВО; Z2)->- II* (ВО; Z2)

является гомоморфизмом, переводящим х в х2.

 

 

Тогда

X (Sq2\p (х))

=

Sq2i (Аф (х))

=

Sq2i (я2)) =

(Sq\x) 2

=

--X(\\)Sqzx)

и

X (уф (х))

= у-у-Аф (х) —

ѵ2х2

=

(у.т)2 =

Аф (ѵх),

где

у = 1 + ѵі +

. . . — класс

By.

Сравнивая

члены

одинаковой

степени, получаем, что А (у2іф (х)) = Аф (ѵ,х). Таким образом, для

всех X £ Н к~г (ВО; Z2) элемент ф (Sqlx + vtx) + Sq21ф.т + у2іф.г лежит в ядре гомоморфизма А и, следовательно, обращается в нуль

на

фундаментальном

классе

многообразия

М.

Тогда

Ф (Sqlx +

vtx) =

{5д2гф (х)

+ ѵ2і(х)} [ЛЯ = 0.

Следовательно,

существует многообразие М ', такое, что ф (а:) = х [М'\

для

всех

X Ç Н ь (ВО;

Z2), и wI [М] = wT \М' X М'} = wj/г \М']

для

всех

разбиений I,

и поэтому М

~ М'

X М ' .

 

 

 

 

Теперь

получаем следующую

теорему:

 

 

 

 

Т е о р е м а .

Образом гомоморфизма F*: Q*

91*

является

кольцо

=

{а;2

| х £ 91*},

т - е. в точности кольцо, порожденное

классами кобордизмов, у которых все числа Штифеля Уитни, содержащие множителями нечетномерные классы, равны нулю.

Более того,

можно выбрать образующие

bt

кольца

Q*

и

xt (і Ф 2s — 1) кольца

91*,

такие, что

Г* (bt) = .г?,

если

і Ф

Ф

2s — 1, и F* (b2 s_l) =

0.

 

 

 

 

 

 

 

 

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Так

как

отображение х

х2

является

гомоморфизмом алгебры над Z2, то его достаточно задать только

на

образующих.

Положим

х2, = [RP (2і)], Ъ'и — [СР (2і)];

для

і = 2Р (2g-j- 1) —1

положим

xt = [і і 2р+і^ 2г>(^)],

Ъ'і =

[Я2р+і5| 2 р

(С)],

а для г = 2s —1

положим

 

b\ = [# 2S_1 2 S_1

 

 

 

 

 

Ранее было

доказано,

что

9Î* = Z2 [xi],

QU <g) Z2 = Z2 [b(J.

Вычисление

характеристических

чисел

с0 [6[] = гу2о>[Ь[] (mod 2)

проводится по той же формуле, что и вычисление характери­ стических чисел іѵа [хі]. Следовательно, Р^.(Ъ\) = х\. Далее, все числа Чжэня класса іф5_ j являются четными, поэтому P* (b'2 s_i) =

= 0. Теперь осталось только заметить, что существуют мульти­

пликативные образующие

Q*, такие, что гг й[ (mod 2). g

Введем относительную

группу QP>U— п#(ТВО, TBTJ) и рас­


смотрим точный

треугольник

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

й* — - -

^

 

 

 

 

 

 

 

\

 

/

 

 

 

 

 

 

 

s\

о °:и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как Q2 W+ 1 = 0, то имеет место диаграмма

 

 

 

 

 

 

2П+1

 

n

O, U

2 п +1

п

[7

 

(0 = Â + i

— ^

912п+1

------ ^

 

---------->- Ъ&2п

 

 

 

 

2 n-f- 1

 

i

l

 

l

 

 

 

 

!

 

 

(0— )H2n+l(TB U)—*-H2n+\( Т В О ) ^ П 2п,л(ТВО, Т В U)-yH2n(ТВ V)

о и

->

9і2„

 

а°ки

 

1

0

)

п

 

-> Q?n— ( =

 

і

 

I

 

і

 

 

і

 

 

 

Нгп ( Т В 77) - + Н 2п ( Т В О ) - > - I h n

(Т В

О , Т В

Ѵ ) - + - Н 2п-Л ( Т В

77) ( = 0)

в которой вертикальные стрелки являются гомоморфизмами Гуре­ вича. Используя вычисление гомоморфизма F.2n, эту диаграмму можно разложить на части.

Во-первых, (образ F2n) = поэтому группа Q2kU — = 3î2n/9ïn является Т2-векторным пространством (известной раз­ мерности). Далее, элементы этой группы, очевидно, определяются числами Штнфеля — Уитни, содержащими множителями нечетно­ мерные классы Штифеля — Уитни.

Затем (ядро F2n) является идеалом в , порожденным элемен­ тами b2s_[, s ^ 1 (где bQ= 2), и так как оно является свободной

абелевой группой, то Q2 k+ 1 = 9l2n+i 0 (ker F2n), где 9î2n+i отождествляется с подгруппой элементов конечного порядка.

Свободная от кручениячасть группы Q2 n+b т. е. группа йгп+i/Tors,

отождествляется со своим образом в Q2n, и поэтому ее элементы определяются числами Чжэня своих границ. Подгруппой элемен­ тов конечного порядка является группа d2n+$ t 2n+l, и ее элемен­ ты определяются своими числами Штифеля — Уитни. Гомомор­

физм Н 2п (TBTJ) ->■ Н 2п (ТВО) в Ж2-гомологиях является мономорфизмом (в Ж2-когомологиях это эпиморфизм), так что фактически гомоморфизм Гуревича определяет расщепляющий гомоморфизм

^2п+і Н гп+1 (ТВО, T B U ; Z 2) ~ Н2п+1 (ТВО; Z 2) ->■ $Л2п+і>

где последнее отображение является проекцией.


Интересный

вопрос:

насколько группа

 

и

определяется

Ж2-когомологическими характеристическими

 

числами?

Ответ

на этот вопрос

дает

следующее

 

 

 

 

 

 

 

 

П р е д л о ж е н и е .

Относительно

произведения

многообразий

группа Q°’ и является ОИ^-модулем. Положим

 

Q^ = Z[ft,-]

и обо­

значим через Ь0 оператор умножения на 2. Тогда

 

и как

мо­

дулъ порождается элементами

 

 

 

 

 

 

 

 

0- 25" Ы _1 Ç ^ 2 S +1 __ I

 

d 2 s + l _

s + 1 __ I — — d q s __ ji

 

P " 0 ) ,

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d%ix h *■•

xîr)

.-H 7.T

^

^

*

1

Oi

 

 

где 9Д: = Z2 [ж/],

все соотношения между которыми порождаются

соотношениями

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 2 s_і 'd%(ж{|

• . .

Xir) 0

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ь 9 і _jO :.)S + l_ | —

 

^СС2 і!+1__j ■

 

 

 

 

 

Ядро гомоморфизма

Гуревича

Q^’ и —ь II*

(Т В О \

T B U ; Z2)

совпадает с подмодулем,

состоящим

из элементов,

кратных

элементам b2 s_ 1

(т. е. ]рбраз является свободным 9^-модулем от

образующих cc2S+i_ 1 и d*

(ж;і

. . . х ІТ)).

 

 

 

 

 

 

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Первое

утверждение

предложения

очевидно. Так как д

 

 

= д (b2s_la 2 t+i_1) = b2 t_ lb2 s_1,

то элемент и — Ь2 і_1а 2 &+і_[—k2s- ia 2 m -i

имеет конечный порядок,

но все его числа Штпфеля—Уитни равны нулю, так как равны иулю эти числа у элементов b0j_v / = t и s, следовательно, и = 0. Далее,

так как все характеристические числа элементов b2s_ 1 являются

четными, то подмодуль Ѵ отображается в нуль при гомо­

морфизме Гуревича mod 2. Для того чтобы показать, что этот подмодуль совпадает со всем ядром, рассмотрим гомоморфизм

Н* (ТВО)-+Н* {ТВ V) (используя когомологии с Ж2-коэффи- циентами, если не оговорено противное), который отображает свободный ^ 2-модуль в свободный с^ 2 /,((?о)-моДУль- При соответ­ ствующем выборе образующих модулей этот гомоморфизм может

быть

представлен в виде {T ® S)

® А 2^~ T ® A 2l(Qo), где Т

и S

являются Zo-вскторными пространствами (при правильном

выборе образующих характеристические числа S дают полный

набор инвариантов для (coker F^),

а характеристические числа

Т — для (im F*)). Представив пространство ТВО в виде произве-


дешія комплексов Эйленберга — Маклейна ТВО — К {Т) х X К (S ), можно спроектировать его па К {Т) и исключить сомно­ житель К (S) из рассмотрения в данной задаче.

Положим X = TBU; существует отображение /:

X ->■ К (Т),

реализующее в когомологиях гомоморфизм T <®

Т <®A2/(Qo)-

Мы хотим знать, насколько гомотопические группы пространства

К (Т)ІХ определяются / 2-когомологиями. Так как Н* (X; Z) — свободная абелева группа, то классы когомологий из Т получают­ ся приведением по модулю 2 целочисленных классов. Обозначим

через Т свободную абелеву группу в л* (X) (прямое слагаемое),

такую, что T ® Z2 ^ Т, а через я + — дополнительное слагаемое

в я* (X). Тогда имеет место диаграмма

 

SX

Б £ ( Г ) G

1

і

1

EX

-> -SÄ (f) -» -G

\ з

/

 

 

 

У

\

' '

 

V

 

 

 

 

X / \ E z ^ m ( T ) - + F

 

 

которая в гомотопиях и когомологиях дает диаграммы

 

я+

----я+© Т ------>-Т —-°-^я+

 

 

і

 

 

 

2!

 

 

 

л+

 

я+© Г ----

 

 

 

 

 

 

I

\

\1

1

 

 

I

 

 

 

 

я+ <s>z 2

-*• Л+ ® Z2 0

Т

Т

л*®1 . 2

 

 

Т ® A 2!{Qa)<-T ® A 2IA2Sqx

 

 

 

о I

 

 

о I

 

 

 

 

T ® A 2l{Qo)

T ® A 2j A 2ßqx

 

 

 

î

\

\

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т ® А 2№<Т ® А 2

 

 

 

.

 

Qo j

 

Sgi j

 

 

 

 

T ® A 2I(QQ)<—T ® A 2/A 2Sql

 

Из вычисления гомотопических групп спектра типа X извест­

но, что

слагаемое Т ®> Ѵх группы

я* <g> Z2 =

я* (F)

обнаружи­

вается

группой 2 2-когомологий

® im с^),

тогда как фактор­

группа

Б Г группы Б Г =

я* Б2Х (Т) обнаруживается группой

T ® 1 с= T ® A j A v S q 1, т.

е. в группе Н* (К (Т)/Х)

существует


слагаемое, отображающееся

в группу

T ® Sq1 ® T ® dx (ТД) с

с

Г ® Л- г = Н* (К (Т)) и обнаруживающее гомотопические клас­

сы

из группы ЕГ © Т ® V1cz л* (К (Т)/Х).

Q°’u —»-

 

Следовательно,

образом

гомоморфизма

Гуревича

 

Я* (ТВО,

ТВ 17; Z2) является по

крайней мере группа S ©

© 2 Т © Т 0

Ѵ1. Теперь утверждение

легко

следует из

сравне­

ния рангов. ■

 

 

 

 

 

 

 

З а м е ч а л и

е. Из доказательства, если нужно, можно полу­

чить, что элемент a.,s+i_j (mod 2) обнаруживается классом ШтифеляУитни w r>s + i _ j (ѵ), соответствующим элементу Sq2S+1~1U в груп­

пе Н* {ТВО, T B Y ; Z2). Характеристические числа, определяемые этпм классом, обращаются в нуль иа элементах из образа группы

91*. В частности, а х принадлежит образу группы й?’ п и связан

с инвариантом Хоцфа относительно изоморфизма Йи ^ Q». Дру­ гие классы а-, ие получаются при помощи оснащенных кобордизмов.

Комплексные бордизмы

Используя функтор забывания из категории квазикомплексных многообразий в категорию топологических пространств,

можно определить группы относительных бордизмов й * (X, А) ~ lim я*+2г ((Х/А) }\TBUr) = Я* {X, A; TBU). Произведение

Г—Усо

многообразий индуцирует в группе й* (X, А) структуру модуля

над кольцом й*. Эти модули изучались Коннером и Флойдом [2], [4], [6] при помощи спектральной последовательности Атья —

Хирцебруха Е (X) = {£*■* = Я , (X, И; Й?) =£ Q*(X, И)}. Ре­ зультаты о модулях й* (X, А) можно получать также темп же методами, которыми было исследовано выше кольцо й*.

Т е о р е м а .

Для каждой пары клеточных комплексов (X, А)

группа Й^ (X,

А) (g) О, является

свободным

0 Q-модулем,

изоморфным модулю Я* (X, A; Q.)

(й * 0

Q).

Д о к а з а т е л ь с т в о . Достаточно заметить, что гомомор­ физм Гуревича я* ((Х/А) f\TBU) Я* ((Х/А) ДГЯЯ; Z) являет­ ся изоморфизмом по модулю класса конечных групп. ■

Т е о р е м а . Пустъ (X, А) — пара клеточных комплексов, группы целочисленных гомологий которой не имеют кручения.

Тогда й* (X, А) является свободным Q^-модулем, изоморфным модулю Я* (X, А; Z) ® й*. В частности, гомоморфизм вычисле­ ния е: й* (X, А) -э- Я* (X, А; Z) является эпиморфизмом. Если