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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 110

Скачиваний: 0

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

прогомотопировать до отображений, для которых коммутативны соответствующие диаграммы.

(G, /)-структурой называется в этом случае структура, опре­ деляемая такой последовательностью расслоений при некотором выборе этой последовательности. Так как группа кобордизмов задается только гомотопическим типом пространства Тома, кото­ рый зависит только от гомотопического типа расслоений, то полу­ чающаяся группа кобордизмов не зависит от выбора последователь­ ности эквивалентных расслоений.

Мультипликативные структуры

Если мы имеем г-мерную плоскость в пространстве R r+S и г'-мерную плоскость в пространстве R r+S , то па них можно натя­

нуть

(г + г')-мерную

плоскость

в

пространстве

R r+r +s+s

=

= R r+S X i?r +s\

Эта

операция определяет отображение

GT, s

X

X Gr'iS*->- Gr+r-.s+s' и

индуцированное им отображение ср (г, 7-'):

ROT X ROr>-> ROr+r',

соответствующее сумме

Уитни

вектор­

ных

расслоений.

Пространство

G0, 0

состоит

из

одной

точки

и выбирается в качестве отмеченной точки в каждом пространстве

GT, s.

Поэтому

ограничение

отображения

ср (г,

г')

на

каждое

слагаемое

пространства

ROr у

ROT■ совпадает со

стандартным

вложением.

Отображение ВОТ’Х ROr

ВОг X ВОг>——>ВОг+Т',

где

Т — перестановка

сомножителей,

гомотопно

отображению

<р (г, г'): ВОт- X ВОт—*• ВОт+г<в классе отображений, определяе­

мых вращением

пространства ^ r+r +s+s . Таким

образом, сово­

купность

отображений

ср (/■, г')

задает

обычную

гомотопически

коммутативную

структуру

iï -пространства

на

ВО =

lim ВОг.

 

Если

существуют

аналогичные умножения В г X Bs

B r+S,

такие,

что

отображения

/г с точностью

до

гомотопии являются

мультипликативными,

то можно

определить мультипликативную

структуру в (В, /)-кобордизмах,

так как умножение ВтX

 

Br+S определяет (В , /)-структуру на произведении многообра­

зий М п X M 'n'cz R n+N X Rn'+N' = Дп+П'+N+N' _

 

 

 

 

Отображения

Вг х

Bs ^~ Br+S индуцируют отображения про­

странств

Тома ТВтД TBS-т- TBr+G, задающие спаривание в ста­

бильных

гомотопических группах, относительно которого группа

со

1 і т я п+г (ТВт, оо)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

является

кольцом.

Мультипликативная

71=0

---->

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

структура этого кольца совпадает с мультипликативной структу-

со

 

рой кольца (В, /)-кобордизмов 2

(-G, /)•

71=0


Относительные группы

Если имеет место коммутативная диаграмма

-Вг— ->В г+1

 

hr

! Лг+1

 

і

/r+l

U СТ

>Cr+1

 

} dr+1

 

BOr—>BOr+1

в которой отображения hr, dr являются расслоениями, а отобра­ жения g>, Är послойными, то (В, /)-структура на многообразии индуцирует (С, с/)-структуру на нем при помощи «редукции» h. Это определяет функтор h из категории кобордизма (В, ^-много­ образий в категорию кобордизма (С, ^-многообразий. Относи­ тельным многообразием называется многообразие W с границей, имеющее такую (В , /)-структуру на границе dW, которая при редукции h определяет на dW ту же (С, гі)-структуру, что и (С, d)- структура на дW, индуцированная (С, ^-структурой многообразия W. Используя стандартный «склеивающий» гомоморфизм, можно определить полугруппу относительных кобордизмов.

Вложим границу dW в пространство R n~r (г большое) с подня­ тием нормального отображения в Вг и продолжим это вложение

до

такого вложения

всего

многообразия в i?n+r X [0, оо) =

=

Нп+Г+1, что dW а

Rn+r X

0 и Я п+’41 пересекается с W орто­

гонально в точках границы dW. Если выбрать поднятие нормаль­ ного отображения многообразия W в Сг, ограничение которого на dW совпадает с А-редуцированным поднятием нормального отображения границы dW, то, используя отображение трубчатой окрестности вложения и фиксированные поднятия, можно постро­ ить отображение

0: (Dn+r+\ Sn+\ oo) = (tfn+r+1U°o, Rn+r{Joo, со)-+(ТСТ,ТВг, oo).

Если многообразие W кобордантно многообразию W (в категории относительных кобордизмов), то существует такое (В, ^-многооб­ разие ///дающее кобордизм многообразий dW и d W , что если в многообразии W\J (— U) U(— РЕ') отождествить диффеоморфные подмногообразия (dW)[j( dW') и dU, то полученное замкнутое (С, (^-многообразие будет границей дМ некоторого многообразия М. Многообразие М можно так вложить в Нп+Г+1, что его граница

(PEU ( — U) U

( — РЕ')) будет вложена

в

# п+г+1 х OU

/?П+ГХ

X I U Я "+ІЧ1

X 1 и поднятия нормальных отображений вложений

РЕс: Я "+г+1 X

О,

U cz R n+r X I и

РЕ 'с

Я п+,-+1 X 0

будут

соответствующим

образом согласованы.

Если пренебречь углами


(которые не существенны в гомотопической ситуации), то нормаль­ ные отображения и их поднятия определяют гомотопию

L: р

т г+Іх / ,

Sn+r X 7,

оо х І)-+ (Т С т, TBr,

oo)

отображений

Ѳ, построенных по многообразиям W и W .

Нетрудно

заметить,

опуская

технические детали,

что группа

(п + 1)-мерных относительных кобордизмов (обратный элемент

[W] получается, как

и выше, из рассмотрения

многообразия

W X 7) изоморфна

стабильной

гомотопической

группе

lim яп+г+1 (ТСг, ТВт, оо). Кроме того,

треугольник

отображений

Г— >со

групп относительных кобордизмов можно отождествить с точной гомотопической последовательностью «пары» (ТС, ТВ).

ГЛАВА III

ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИЕ КЛАССЫ И ЧИСЛА

Как уже отмечалось во введении, основной целью дифференци­ альной топологии является определение инвариантов, различаю­ щих гладкие многообразия. В рамках теории кобордизмов полезны характеристические классы, дающие инварианты многообразий, называемые характеристическими числами, которые являются инвариантами класса кобордизмов. Для выявления природы этих инвариантов большое значение имеет понятие обобщенной теории когомологий, основные идеи которой содержатся в статье Дж. У. Уайтхеда [1].

О п р е д е л е н и е .

Спектром Е

называется

последователь­

ность {Еп I п Ç Z}

пунктированных

пространств

и

отображений

еп: Т,Еп -V Еп+1,

где

2 —оператор

надстройки.

Если Е =

= {Fn,fn} —некоторый другой спектр, то отображением h спектра Е в спектр Е называется последовательность отображений hn:

En ~+Fn, такая,

что hn+1oen = /л°2/гп.

П р и м е р ы .

1) Спектр сфер S =

{S71, оп}, где ип: 25"

Sn+1 — тождественное отображение.

расслоений / г: Б Г-*■ ВОТ

2) 'Если (JВ, /) — последовательность

с отображениями gT: В г -> Вт+І, рассмотренная в гл. II, то после­ довательность Т В = {ТВг, TgT} является спектром, известным как спектр Тома последовательности (В , /). В частности, отобра­

жения

Tfr: ТВг -э-ТВОг

определяют

отображение

спектров

Tf: Т В

Т В О = {ТВОт, TjT).

 

 

чтобы grbT = frr+1.

Выберем

отмеченные

точки

Ъг Ç Вт так,

Расслоение

/*(у'') индуцирует

тривиальное

r-мерное

векторное

расслоение

Sr над точкой Ът. Следовательно,

определено отобра­

жение. ТЪт: Г0г ->- ТВт. Так как

Т8Г=

S ’\

то отображение ТЬГ

задает

отображение спектров Tb: S

Т В .

 

 

З а м е ч а н и е . Отождествление пространства ТЬ'' со сферой S r требует выбора оснащения в слое расслоения /* (у’) над точкой Ьг-

О п р е д е л е н и е . Группы гомологий и когомологий с коэф­ фициентами в спектре Е задаются равенствами

Н п(Х, А; Е) = lim яп+г- {(Х/А) f\ E t), І-+0О

3— 01024


Н п{Х ,А ; E) = lim [T{X/A), En+t],

i-^-OO

где (X, А ) —пара клеточных комплексов, Х /А —комплекс, полу­ ченный из X стягиванием подкомплекса Л в точку, которая счи­ тается отмеченной точкой в Х /А , символом Д обозначено приведен­ ное произведение пунктированных пространств, т. е. U Д V = = U X F/(?7 X *) IJ (* X F), и символом [ , ] обозначено множество гомотопических классов пунктированных отображений.

Я* ( ; JE) и Я * (

; JE) являются

функторами, удовлетворяю­

щими всем аксиомам

Эйленберга —

Стипрода для теорий кого­

мологий и гомологий, за исключением, быть может, аксиомы раз­ мерности.

Положим группу Я* (X; Е)

равной группе II * (X, 0 ;

Е),

где 0

— пустое множество и X/ 0

представляет собой несвязное

объединение пространства X и точки. Для пространства Y с от­

меченной точкой р положим, по определению, группу Я* (X;

Е)

равной

группе II* (Y , р\ Е).

 

 

О п р е д е л е н и е . Мультипликативным спектром называет­ ся спектр JL = {Ар, ар} вместе с отображением a: S —>■И. и спа­ риванием т: (J. Д Л) -»- А , т. е. с совокупностью отображений mp,q: Ар /\ А д ^~ Ар+д, таких, что:

1) отображения в диаграмме

(2ЛР) Д Ая ^

 

Ар+1 Д Ад .

mP+li ч

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

 

 

 

1Р+Ч

\

 

 

 

 

—( ^P A^ Î ) —

 

* Лр+<і+1

 

 

 

?)

 

 

 

 

 

/

Т’

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^рЛ(^А г)---- э- А р/\А Я+і

 

 

 

 

представляют

элементы группы [S Д4,, Д Лд),

4 р+д+]],

связанные

соотношениями

 

 

 

 

 

 

 

[пЪр+і, g ° ( п р Д 1 ) О А,]

[ Н р + д

°

Snip, д \ — (. 1 )р [nip, ,}+1 О(1

Д п,7) ° р | ;

2) диаграмма

Яр \ 1

 

J \Лп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S V/ \ Ag ------>

Ар/\Ад<------ АР№ *

 

 

 

 

 

 

 

WPi С]

 

 

 

 

 

ХрАаі д ---------^

, ( - 1)Рда

су/

А А

 

 

^ArР + Ч

°

/ \ Л

Р

 

коммутативна,

где а — многократная композиция

надстроек над

отображениями aj,

а ( — 1 )pq а — отображение, представляющее


в группе A p+q\ элемент, равный ( —1)р<г [а], где [а] — гомотопический класс отображения а.

[Если g = 0, то множество [2чЛр, A v+q] не является группой, но в этом случае ( — 1)р'7= 1, и поэтому для нахождения отображения

( — 1)т а мы не нуждаемся

в групповой структуре.]

 

 

П р и м е р .

Пусть R — кольцо с единицей, К (R, п) — про­

странство

Эйленберга — Маклейна

(единственная

ненулевая

гомотопическая

группа

равна R

в

размерности п),

и пусть

х,ѵ: Т.К (R , п)

 

К (R, п +

1) — отображение,

соответствующее

отождествлению

 

К (R,

п)

 

QK (R,

п + 1).

Спектр

К (R) =

— {К (R,

п), %„}

является

мультипликативным,

и

группа

Нп (X ; К (К))

совпадает

с

обычными группами

когомологий

с коэффициентами в кольце R.

 

 

 

 

 

Мультипликативный спектр определяет умножение обычного

вида, такое, как

щі-произведение в когомологиях, превращающее

группу H* (X ; А) в коммутативное кольцо с единицей.

 

О п р е д е л е н и е .

Пусть (RT, /г) — последовательность рас­

слоений

/г: Rr ВОг.

Классом Тома называется

отображение

спектров

U :T B ^ - A ,

где

 

А — некоторый мультипликативный

спектр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим

{В, ^-многообразие

М п и его

вложение

і: М п ->-

->■ Нп+Г, при котором граница дМ вкладывается в і?п+г-1 с обыч­ ным ортогональным оснащением трубчатой окрестности границы дМ — дМ X Ос- М (как обычно, эта окрестность представляется

в виде

дМ X [0, 1]). Пусть N — нормальное расслоение многооб­

разия

М и N ' — нормальное расслоение его границы дМ. Подня­

тие

ѵ: М —>- В

определяющее (В, /)-структуру на многообразии

М,

индуцирует

отображение Tv: TN ->■ ТВГ пространств Тома.

 

Рассмотрим

последовательность отображений

 

 

N Д

N X N

М X TN -> (М/дМ) /\TN ,

где

А — диагональное

отображение, л — проекция расслоений,

р — проекция пространства расслоения на его пространство Тома,

а

последнее отображение является естественной проекцией

на

факторкомплекс. При композиции этих отображений векторы

длины не меньше единицы переходят в отмеченную точку, в нее же

переходят

все векторы над дМ, т. е. все пространство N '. Таким

образом,

определено

отображение cp: TN /TN’ —у (М/дМ) Д TN.

Пусть

с: Нп+Г

TN — стандартная проекция. Композиция

отображения с с проекцией ГіѴ—ь TN/TN' переводит подпростран­ ство R n+r~1 в отмеченную точку и, следовательно, определяет про­ екцию с: S n+r = (H n+r U оо)/(Лп+г-1 [Jоо)->- TN/TN'.