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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 159

Скачиваний: 0

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

Полугруппа кобордизмов, соответствующая этой категории,

обозначается через

(К, г).

Рассмотрим (BG, ^-многообразие М с отображением ѵ: М

-V BG, определяющим нормальную структуру, и обозначим через

ф: B G ^ - P f ö 00)

такое

отображение, что ф* (X) = det 4L, где

X — каноническое

расслоение над Р (К°°) и 4L — универсальное

стабильное векторное расслоение над BG. Имеем (фѵ)* | ^ del т. Любые два отображения (тр-ѵ), полученные таким способом, гомо­ топны, и существует канонический выбор этой гомотопии, опреде­ ленный изоморфизмом любых двух (BG, ^-структур для различ­ ных вложений и выбором гомотопий для отображений ф. Для отоб­ ражения /: М Р (ІС) эквивалентность расслоения /* (|) с рас­ слоением det т можно рассматривать как гомотопию отображе­ ний / іп|)-ѵ. Таким образом, «Р (/^')-структуру>> на многообразии М можно рассматривать как деформацию канонического отобра­ жения в отображение, образ которого лежит в пространстве

Р (ІС).

Так как гомотопия является частным случаем кобордизма, то ясно, что в классе кобордизмов имеет значение лишь гомотопиче­ ский класс эквивалентности, а также что гомотопически эквива­ лентные отображения / дают изоморфные семейства структур (изо­ морфизм зависит от выбора гомотопий). Далее, структура на мно­ гообразии М, индуцированная структурой многообразия М X 1 при проекции на «противоположный конец», определяет, как обычно, структуру на М, обратную к исходной.

Для того чтобы сделать предыдущее рассуждение более стро­ гим и определить указанную категорию кобордизма как некото­ рую (В, /)-категорпго, построим классифицирующее пространство.

Рассмотрим отображение р: BG X Р (К’) ^ Р (К°°), такое, что р* (X) — (det 4L) ф £, и обозначим через В К <Г) пространство рас­ слоения, индуцированное расслоением сферы S (К°°) над проек­ тивным пространством Р (К°°). Получаем коммутативную диа­ грамму

 

 

ВІСГ) —^

S (К”0)

 

 

 

 

BG X Р (КО — —3 >Р (К~)

 

 

Обозначим

через Ѳ: B K 0) ~^BG

композицию отображения я

и

проекции

BG X Р (ІС) на BG.

 

 

 

и

Пусть дано некоторое многообразие (М, /) с Р (і£г)-структурой

нормальным отображением ѵ:

М —> BG.

При

отображении

V

X /: М

BG X Р (ІС) расслоение (det 4L) ф £

индуцирует

расслоение

(detv) ® /* (|) ^ (detv) ® (det т),

которое является


трпвпальньш. Следовательно, отображение ѵ X /

поднимается

до отображения в В К {,'\ выбор

поднятия эквивалентен выбору

гомотопны отображения р (ѵ X /)

с отображением

в точку, пли,

что то же самое, выбору эквивалентности расслоений /* (|) и

det т. [Заметим, что л является главным G1 -расслоением.]

Обратно, если ѵ: М ->- В К 0) — поднятие нормального отобра­

жения ѵ: М —V BG, то отображение / = я 2-зт -ѵ: М

Р {К'), где

я 2 — проекция иа Р (ІС), таково, что в расслоении det ѵ 0 f* (£) существует каноническая трпвиалнзация (бесконечномерная сфе­ ра S (/Iм) является пространством расслоения на сферы расслое­ ния X, и поэтому расслоение иад ней, индуцированное расслое­ нием X, имеет естественную трпвиализацию) и эту тривиализацию

можно рассматривать как

эквивалентность

расслоений det т и

/* Ш-

через В К ^

ограничение иа

BGn

расслоения

Обозначим

Ѳ: BKW-+BG.

 

 

 

 

Те о р е ма .

Ж п (К , г) ^

lim яп+,.5 (ТВК['\

оо), где

к dim^/v.

Интерес к этим теориям кобордпзмов объясняется в первую очередь тем, что они заполняют промежуток между «неориентиро­

ванными» теориями (г =

оо)

и «ориентированными»

теориями

(г = 1). Коротко говоря,

мы

имеем

следующее:

 

1) При г — оо пространство B K М

можно отождествить с BG

 

 

1 Ж^

Р

нбо (р (1 хф)) :|:(Х) —

при помощи отображения BG —*■BG х

= (det 41) 0

(det 41), и поэтому отображение р (1 X ф) является

гомотоппческп

тривиальным.

Фактически

если dim М = п, то

классифицирующее отображение ф-ѵ: М

Р {К00) для

расслое­

ния det т можно деформировать в и-мерный остов, а гомотопшо, заданную двумя различными деформациями, можно деформиро­ вать в (п + 1)-мерный остов. Тем самым на любом многообразии М, dim М = п, существует единственная P (/f'’(-структура, где

(к + 1)

^ к (г — 1). Следовательно, для

г ^

К

-|-1 группа

Жп (К ,

г) =

Ж п (К, оо) является группой

«неориентированных»

кобордпзмов

или Q”, обозначаемой в этой главе

общим сим­

волом ß f.

 

 

 

 

2) При г — 1 «Р (//'(-структурой» на многообразии М является

тривиализация расслоения det х. Если т является га-мерным век­ торным расслоением со скалярным произведением, то каждый слой V имеет каноническую структуру n-мерного векторного про­ странства со скалярным произведением. Используя это произведе­

ние, можно ввести

скалярное произведение в градуированную

П

К3Ѵ, полагая AJF ортогональным к АЙУ,

алгебру А (У) — 2

о

 


если ] Ф к, и

(X, Y) = del I (хі, г/г ) |,

если X — х1/\. . . f\xs, Y = і/іД. . . f\ys. Задав во внешних степе­ нях расслоения эти скалярные произведения, получаем, что тривналнзация расслоения del т может быть представлена как (непре­ рывный) выбор единичного вектора в п-й внешней степени каждого слоя. Но в этом случае структурная группа расслоения т редуци­ руется к группе линейных преобразований пространства V, остав­ ляющих неподвижным единичный вектор пространства Л” (F). Линейное преобразование Г: F —>- F индуцирует на пространстве Ап (F) преобразование, являющееся умножением на детерминант преобразования Т. Следовательно, структурная группа расслое­ ния т редуцируется к группе преобразований с детерминантом 1, т. е. к специальной ортогональной группе или к специальной унитарной группе.

З а м е ч а н и е . Группы W* {К, 1) будем обозначать через Q®G, а пространства В К <-1'>— через BSG. Хотя основной причи­ ной интереса к группам “//'Д (К , г) является задача вычисления группы 5Г, (К , 1), в этой главе будет мало результатов, непосред­ ственно связанных с этой задачей.

3) Первое исследование групп 3 ‘\ (К, г), где г ~ 1 и оо, было проведено Уоллом [1] для К =01. Применяя случай г = 2, кото­ рый можно рассматривать как случай «щ-сферическнх» кобордизмов, он использовал различные связи этой группы кобордпзмов для вычисления 2-примарной части кольца Qf°. Дополнительные результаты можно найти в работах Атья [2] и Уолла [4]. Комплек­ сный случай изучался Коннером и Флойдом [6] по схеме, тесно связанной с работой Уолла (но с использованием методов Атья). Как было указано С. П. Новиковым в связи с изучением спек­ тральной последовательности Адамса с коэффициентами в «неори­ ентированных» кобордизмах (см. Новиков [5], [6]), группы кобордизмов W\. (К, 2) естественно возникают при вычислении групп «ориентированных» кобордизмов.

Связь «Р (Х2)-теории» и теории «о^-сферических» кобордпзмов может быть установлена следующим образом.

Обозначим через ZK группу Z2

для К — Н или Z для К = С.

Первый характеристический класс

(М)

= сц (т) Ç H1' (ilf; 7LK)

совпадает с характеристическим классом

н2 (del т) (чтобы пока­

зать это, заметим, что (р) = аг (det р), если р — линейное расслоение, и, как уже отмечалось при рассмотрении многообра­

зий Н т, „ в гл. V,

имеет место

формула сц ® Ъ) — ох (а) +

+ Иі (Ь), если а и

Ъ — линейные

расслоения; применяя теперь

принцип расщепления, индукцией по размерности получаем фор­ мулу (р) = a1 (det р) в общем случае).


Так как P (К2) = S h и аг (£) = і 6 H h (S1'; ~£к), то для объек­ та (М, /) с «Р (,йГ2 )-структурой» существует отображение /: М

—>- S K,

такое, что /* (і)

— ох {Щ.

Таким образом, характери­

стический класс 0 4

(М )

является

сферическим. Обратно,

если

задано

многообразие

М,

у которого характеристический

класс

ах (Л/) является сферическим, то существует отображение /: М —>-

-*■ Р (К2),

такое,

что

/* (і) =

ог (Щ. Так как

P (К°°) =

= К (£к ,

к) = BGV

то

классы

эквивалентности /1

-линейных

расслоений полностью определяются их первым ZK-хирактери- стическим классом. Следовательно, существует эквивалентность расслоешш /* (ç) и det т.

4)Случай г > 2 ие представляет специального интереса.

Результаты для К = 51 здесь были получены Дж. Минкусом и Уоллом, но оии ие опубликованы. Подход Атья к теории бордпзмов сводит вычисления к стандартному упражнению.

Полугеометрические методы: (А', 2 )

Пусть (X, А) — некоторая пара клеточных комплексов. Опре­

делим

гомоморфизм

Ф: Q*(X, А)

Л \( К , 2) (X , А) следующим

образом. Пусть а 6

й* (X, А). Выберем отображение g: (М, дМ)

(X,

А), представляющее а, и

рассмотрим отображение ф-ѵ:

МР индуцирующее det т. Ввиду компактности много­

образия

М

существует целое чпсло

Q,

такое,

что

ф -ѵ (М) а

с Р (Кс>). Обозначим

через ß: P (К

X Р (К2)

P (K N)

обыч­

ное вложение (N =

2 Q),

 

заданное

в локальных

координатах

формулой

Ui.j= XiXj;

тогда

отображение

Ѳ =

ß (ф-v X 1):

М X P (К2) —v P (K N) классифицирует расслоение det т ®

т. е.

Ѳ* (£) =

det т ® |. Отображение

0 может

быть прогомотопиро-

вано до отображения, ограничение которого

на дМ X Р (К2)

является

трансверсально

 

регулярным

вдоль

подмногообразия

P (KN~i)cz P (KN). Затем

гомотопией,

неподвижной на

дМ X

X Р {К2), можно деформировать это отображение до отображения

(обозначаемого опять Ѳ), трансверсально регулярного на Р

 

Тогда Ѳ- 1

(KN- l))=L си М X Р (К2) ждЬ = L[\{dM X Р (К2)).

Касательное расслоение многообразия L изоморфно ограничению

расслоения

хм ф хрце-) — det хм ® £,

и

поэтому

det (xL) ^

= det Хух ® £ 2 ® (det тм )

_ 1

®

 

 

Таким

образом,

компо­

зиция

отображений

/: L Œ—

X Р (К2) -> Р (К2)

определяет

«Р (/£2 )-структуру» на многообразии L. Тогда композиция отобра­

жений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cp: (L,

дЬ)

(іУ/ X Р (К2),

дМ х Р (К2))

 

(М, дМ) -- > {X, А)


определяет представитель ((L, /), ср) класса 7І'\ (К, 2)-бордпзмов пары (X , А). То, что приведенная конструкция дает гомоморфизм

Ф: (X, А) If* (К, 2) (X , А), является простым следствием теоремы о трансверсальной регулярности (различные гомотопии

надо

рассматривать как

кобордизмы, и для

кобордизма

G: (V,

U) (X, А), такого,

что дѴ = М [J (—М ’) (J

U, сначала

надо прогомотопировать отображение до трансверсально регуляр­ ного на U X Р (К2), оставляя отображения на границе неподвиж­

ными,

а

затем

до

трансверсально

регулярного

отображения

на всем

V х Р (К2), оставляя отображения

на

дѴ х Р (К2)

неподвижными).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л е м м а. Пустъ /: М

Р (К2) гладкое отображение. Тогда

отображение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ X 1: М X Р 2) P { К 2) X Р { К 2)

 

 

является

трансверсально

регулярным

на

подмногообразии

 

я Ь 1 = {(*,

г/) е P

(X2) X Р (К2) I

 

 

=

0}.

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Рассмотрим

отображение

 

 

 

р: Р

(К2)

 

Р (К2): (г/о,

Уі)

(—z/x, у0),

 

которое

является гладкой

инволюцией

2 =

1).

Отображение

/ X 1 трансверсально регулярно вдоль Н1Л тогда и только тогда,

когда

отображение

(1 X р) (/ X 1)

трансверсально

регулярно

вдоль

подмногообразия

(1

X р)

= {(а:,

у)

\ х 0у1 = а-уг/о},

которое является диагональю А в многообразии P (К2) X Р (К2). Но это бывает тогда и только тогда, когда отображение ( 1 х р)-

(/ X 1) (Ди X р) трансверсально регулярно вдоль Д. Таким образом, достаточно доказать, что отображение / X 1 трансвер­ сально регулярно вдоль А. Касательное пространство {хмхр(,к?))(т. х)

в

точке

(»?., а;) ( I

X Р (К2) представим

в виде (тмхр(кѵ)(т,х) =

=

(тдг)™ 0 (Tp(jf2))K.

 

Если

(/ X

1)

(т,

х) Ç А, то

отображение

(/

X 1)* переводит

подпространство (0

X

Т/^кг))^ на подпростран­

ство

0

X (xp(/{2))x cz

(тр2))х 0

(гР(К2))х,

которое

трансвер­

сально

 

подпространству

(тд)^, ху

Таким

образом,

отображение

/

X 1

трансверсально

вдоль А и,

следовательно, вдоль Н1Л. S

 

(Я благодарен У.

Браудеру за приведенное выше доказатель­

ство, которое значительно проще моего варианта доказательства.)

Используя лемму,

докажем

следующее

П р е д л о ж в п и

е. Композиция гомоморфизмов

Ж , (К, 2) (X, A ) ^ U Q G ( X ,

А) <W\ (К, 2)(Х, А),

і 0 -01024