ความเสถียรของ K
ในทางคณิตศาสตร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งเรขาคณิตเชิงอนุพันธ์และพีชคณิต ความเสถียร ของKเป็น เงื่อนไขความเสถียร ทางพีชคณิต เรขาคณิต สำหรับแมนิโฟลด์เชิงซ้อนและวาไรตีพีชคณิตเชิงซ้อนแนวคิดของความเสถียรของ K ได้รับการแนะนำครั้งแรกโดยGang Tian [ 1 ]และได้รับการปรับปรุงใหม่ในเชิงพีชคณิตมากขึ้นในภายหลังโดยSimon Donaldson [ 2 ] คำจำกัดความนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากการเปรียบเทียบกับ ความเสถียรของ ทฤษฎีตัวแปรทางเรขาคณิต (GIT) ในกรณีพิเศษของวาไรตี Fanoความเสถียรของ K บ่งบอกถึงการมีอยู่ของเมตริก Kähler–Einstein อย่างแม่นยำ โดยทั่วไปแล้ว บนแมนิโฟลด์เชิงซ้อนขนาดกะทัดรัดใดๆ ความเสถียรของ K คาดว่าจะเทียบเท่ากับการมีอยู่ของเมตริก Kähler ที่มีความโค้งสเกลาร์คงที่ ( เมตริก cscK )
ประวัติศาสตร์
ในปี พ.ศ. 2497 Eugenio Calabiได้ตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับการมีอยู่ของเมตริก Kähler บนแมนิโฟลด์ Kähler ขนาด กะทัดรัดซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อสมมติฐาน Calabi [ 3 ]การกำหนดสมมติฐานอย่างหนึ่งคือ แมนิโฟลด์ Kähler ขนาดกะทัดรัดยอมรับเมตริก Kähler–Einstein ที่ไม่ซ้ำกัน ในคลาสในกรณีเฉพาะที่เมตริก Kähler–Einstein ดังกล่าวจะเป็นRicci flatทำให้แมนิโฟลด์เป็นแมนิโฟลด์ Calabi–Yauสมมติฐาน Calabi ได้รับการแก้ไขในกรณีที่โดยThierry AubinและShing-Tung Yauและเมื่อโดย Yau [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]ในกรณีที่นั่นคือเมื่อเป็นแมนิโฟลด์ Fanoเมตริก Kähler–Einstein ไม่ได้มีอยู่เสมอไป กล่าวคือ เป็นที่ทราบกันดีจากงานของYozo MatsushimaและAndré Lichnerowiczว่า Kähler manifold ที่มีจะยอมรับเมตริก Kähler–Einstein ได้ก็ต่อเมื่อพีชคณิต Lie เป็นแบบลดรูปเท่านั้น[ 7 ] [ 8 ] อย่างไรก็ตามสามารถแสดงได้อย่างง่ายดายว่าการระเบิดของระนาบเชิงซ้อนแบบโปรเจคทีฟที่จุดหนึ่งเป็น Fano แต่ไม่มีพีชคณิต Lie แบบลดรูป ดังนั้นไม่ใช่ทุก Fano manifold จะยอมรับเมตริก Kähler–Einstein ได้
หลังจากการแก้ไขข้อสันนิษฐานของ Calabi ความสนใจก็หันไปที่ปัญหาที่เกี่ยวข้องอย่างหลวมๆ ของการค้นหาเมตริกแบบแคนอนิกบนเวกเตอร์บันเดิลเหนือแมนิโฟลด์เชิงซ้อน ในปี 1983 Donaldson ได้สร้างบทพิสูจน์ใหม่ของ ทฤษฎีบท Narasimhan –Seshadri [ 9 ]ตามที่ Donaldson พิสูจน์ ทฤษฎีบทนี้กล่าวว่าเวกเตอร์บันเดิลโฮโลมอร์ฟิก เหนือ พื้นผิวรีมันน์แบบกระชับจะเสถียรก็ต่อเมื่อ มันสอดคล้องกับ การเชื่อมต่อYang–Mills เอกภาพ ที่ไม่สามารถลดทอนได้นั่นคือ การเชื่อมต่อเอกภาพที่เป็นจุดวิกฤตของฟังก์ชัน Yang–Mills
บนพื้นผิวรีมันน์ การเชื่อมต่อดังกล่าวจะแบนราบเชิงโปรเจกทีฟ และโฮโลโนมี ของมัน ก่อให้เกิดการแสดงแทนเอกภาพ เชิงโปรเจกทีฟ ของกลุ่มพื้นฐานของพื้นผิวรีมันน์ ดังนั้นจึงกู้คืนข้อความดั้งเดิมของทฤษฎีบทโดยMS NarasimhanและCS Seshadri [ 10 ] ในช่วงทศวรรษ 1980 ทฤษฎีบทนี้ได้รับการขยายความทั่วไปผ่านงานของ Donaldson, Karen Uhlenbeckและ Yau และJun Liและ Yau ไปสู่การสอดคล้องกันของ Kobayashi–Hitchinซึ่งเชื่อมโยงกลุ่มเวกเตอร์โฮโลมอร์ฟิกที่เสถียรกับการเชื่อมต่อเฮอร์มิเชียน-ไอน์สไตน์เหนือแมนิโฟลด์เชิงซ้อนขนาดกะทัดรัดใดๆ[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]ข้อสังเกตที่สำคัญในการตั้งค่าของกลุ่มเวกเตอร์โฮโลมอร์ฟิกคือ เมื่อโครงสร้างโฮโลมอร์ฟิกถูกกำหนดแล้ว การเลือกเมตริกเฮอร์มิเชียนใดๆ ก็ตามจะก่อให้เกิดการเชื่อมต่อเอกภาพการเชื่อมต่อเชิร์น ดังนั้นจึงสามารถค้นหาความเชื่อมโยงแบบเฮอร์มิเชียน-ไอน์สไตน์ หรือเมตริกแบบเฮอร์มิเชียน-ไอน์สไตน์ที่สอดคล้องกันได้
ด้วยแรงบันดาลใจจากการแก้ปัญหาการมีอยู่ของเมตริกแบบแคนอนิกบนเวกเตอร์บันเดิล ในปี 1993 Yau จึงตั้งข้อสันนิษฐานว่าการมีอยู่ของเมตริก Kähler–Einstein บน Fano manifold ควรจะเทียบเท่ากับเงื่อนไขความเสถียรทางพีชคณิตเรขาคณิตบางรูปแบบบนวาไรตี้เอง เช่นเดียวกับการมีอยู่ของเมตริก Hermitian–Einstein บนเวกเตอร์บันเดิลโฮโลมอร์ฟิกเทียบเท่ากับความเสถียรของมัน Yau แนะนำว่าเงื่อนไขความเสถียรนี้ควรจะเป็นอนาล็อกของความเสถียรของความชันของเวกเตอร์บันเดิล[ 14 ]
ในปี พ.ศ. 2540 Tian ได้เสนอเงื่อนไขความเสถียรดังกล่าว ซึ่งเขาเรียกว่าK-stabilityตามฟังก์ชันพลังงาน Kที่Toshiki Mabuchiแนะนำ[ 1 ] [ 15 ] เดิมที K ย่อมาจากkineticเนื่องจากความคล้ายคลึงกันของฟังก์ชันพลังงาน K กับพลังงานจลน์ และมาจากภาษาเยอรมันkanonischซึ่งหมายถึงบันเดิลแคนอนิกคำจำกัดความของ Tian มีลักษณะเป็นเชิงวิเคราะห์ และเฉพาะเจาะจงกับกรณีของแมนิโฟลด์ Fano หลายปีต่อมา Donaldson ได้แนะนำเงื่อนไขเชิงพีชคณิตที่อธิบายไว้ในบทความนี้เรียกว่าK-stabilityซึ่งมีความหมายในวาไรตี้โพลาไรซ์ใดๆ และเทียบเท่ากับคำจำกัดความเชิงวิเคราะห์ของ Tian ในกรณีของวาไรตี้โพลาไรซ์ที่เป็น Fano [ 2 ]
คำนิยาม
ในส่วนนี้เราจะศึกษาเกี่ยวกับจำนวนเชิงซ้อน แต่หลักการสำคัญของนิยามนี้สามารถนำไปใช้กับฟิลด์ใดๆ ก็ได้ วาไรตี้แบบโพลาไรซ์คือคู่โดยที่เป็นวาไรตี้พีชคณิต เชิงซ้อน และเป็นมัดเส้นตรงที่กว้างขวางบนวาไรตี้แบบโพลาไรซ์ดังกล่าวมาพร้อมกับการฝังตัวลงในปริภูมิเชิงโปรเจกทีฟโดยใช้การสร้าง Proj
โดยที่เป็นจำนวนเต็มบวกใดๆ ที่มีขนาดใหญ่พอที่จะเป็นแอมเพิลมากและด้วยเหตุนี้ วาไรตี้โพลาไรซ์ทุกตัวจึงเป็น โปรเจกทีฟ การเปลี่ยนตัวเลือกของบันเดิลเส้นแอมเพิลบนจะส่งผลให้เกิดการฝังตัวใหม่ของ ลงในปริภูมิโปรเจกทีฟที่อาจแตกต่างกัน ดังนั้น วาไรตี้โพลาไรซ์จึงสามารถคิดได้ว่าเป็นวาไรตี้โปรเจกทีฟพร้อมกับการฝังตัวที่กำหนดไว้ในปริภูมิโปรเจก ทีฟบางปริภูมิ
เกณฑ์ฮิลเบิร์ต-มัมฟอร์ด
ความเสถียรแบบ K ถูกกำหนดโดยการเปรียบเทียบกับเกณฑ์ของฮิลเบิร์ต-มัมฟอร์ดจากทฤษฎีตัวแปรทางเรขาคณิตมิติจำกัดทฤษฎีนี้อธิบายถึงความเสถียรของจุดบนวาไรตี้แบบโพลาไรซ์ ในขณะที่ความเสถียรแบบ K เกี่ยวข้องกับความเสถียรของวาไรตี้แบบโพลาไรซ์เอง
เกณฑ์ฮิลเบิร์ต-มัมฟอร์ดแสดงให้เห็นว่า ในการทดสอบเสถียรภาพของจุดในวาไรตี้พีชคณิตเชิงโปร เจกทีฟ ภายใต้การกระทำของกลุ่มพีชคณิตแบบลดรูปนั้น เพียงพอที่จะพิจารณากลุ่มย่อยพารามิเตอร์เดียว ( 1-PS ) ของวาไรตี้ดังกล่าว เพื่อดำเนินการต่อ เราเลือก 1-PS ของวาไรตี้ดังกล่าว เช่นและพิจารณาจุดลิมิต
นี่คือจุดคงที่ของการกระทำของ 1-PS ดังนั้นเส้นตรงเหนือในปริภูมิเชิงเส้นจึงได้รับการรักษาไว้โดยการกระทำของกลุ่มการคูณ บน ปริภูมิเวกเตอร์หนึ่งมิติมาพร้อมกับน้ำหนักซึ่งเป็นจำนวนเต็มที่เรากำหนดให้โดยมีคุณสมบัติว่า
สำหรับสิ่งใดก็ตามในเส้นใยนั้นเกณฑ์ของฮิลเบิร์ต-มัมฟอร์ดกล่าวว่า:
- จุดนั้นมีเสถียรภาพกึ่งเสถียรหากสำหรับ 1-PS ทั้งหมด
- จุดนั้นจะมีเสถียรภาพ ก็ต่อ เมื่อสำหรับ 1-PS ทั้งหมด
- จุดนั้นไม่เสถียรหากเป็น 1-PS ใดๆ
หากต้องการกำหนดนิยามของความเสถียรสำหรับวาไรตี้ เกณฑ์ของฮิลเบิร์ต-มัมฟอร์ดจึงเสนอว่าการพิจารณาการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์เดียวของวาไรตี้ก็เพียงพอแล้ว ซึ่งนำไปสู่แนวคิดของโครงสร้างทดสอบ
การกำหนดค่าการทดสอบ

การกำหนดค่าการทดสอบสำหรับวาไรตี้โพลาไรซ์คือคู่ที่เป็นแผนผังที่มีมอร์ฟิซึมแบบราบและเป็นบันเดิลเส้นที่ค่อนข้างกว้างขวางสำหรับมอร์ฟิซึมโดยที่:
- สำหรับทุกค่าพหุนามฮิลเบิร์ตของไฟเบอร์จะเท่ากับพหุนามฮิลเบิร์ตของนี่เป็นผลมาจากความเรียบของ
- มีการดำเนินการกับครอบครัว ซึ่งครอบคลุมการ ดำเนินการมาตรฐานของ
- สำหรับใดๆ (และด้วยเหตุนี้ทุกๆ) ในฐานะพันธุ์ที่มีขั้ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออยู่ห่างจากตระกูลนี้เป็นเรื่องเล็กน้อย: โดยที่คือการฉายภาพลงบนปัจจัยแรก
เรากล่าวว่าการกำหนดค่าการทดสอบเป็นการกำหนดค่าผลิตภัณฑ์หากและเป็นการกำหนดค่าที่ไม่สำคัญหากการกระทำบน นั้นไม่สำคัญต่อปัจจัยแรก
ตัวแปรคงที่โดนัลด์สัน-ฟุตากิ
ในการกำหนดแนวคิดเรื่องความเสถียรที่คล้ายคลึงกับเกณฑ์ Hilbert–Mumford จำเป็นต้องมีแนวคิดเรื่องน้ำหนักบนไฟเบอร์เหนือการกำหนดค่าทดสอบสำหรับวาไรตี้โพลาไรซ์ตามคำจำกัดความ ตระกูลนี้มาพร้อมกับการกระทำที่ครอบคลุมการกระทำบนฐาน ดังนั้นไฟเบอร์ของการกำหนดค่าทดสอบเหนือจึงคงที่ นั่นคือ เรามีการกระทำบนไฟเบอร์กลางโดยทั่วไปไฟเบอร์กลางนี้ไม่เรียบ หรือแม้แต่วาไรตี้ มีหลายวิธีในการกำหนดน้ำหนักบนไฟเบอร์กลาง คำจำกัดความแรกกำหนดโดยใช้ตัวแปร Futaki ทั่วไปเวอร์ชันของ Ding-Tian [ 1 ]คำจำกัดความนี้เป็นเรขาคณิตเชิงอนุพันธ์และเกี่ยวข้องโดยตรงกับปัญหาการมีอยู่ของเรขาคณิต Kähler คำจำกัดความเชิงพีชคณิตกำหนดโดยใช้ตัวแปร Donaldson-Futaki และน้ำหนัก CM ที่กำหนดโดยสูตรการตัดกัน
ตามนิยาม การกระทำของบนโครงร่างโพลาไรซ์มาพร้อมกับการกระทำของบนบันเดิลเส้นแอมเพิลและด้วยเหตุนี้จึงเหนี่ยวนำให้เกิดการกระทำบนปริภูมิเวกเตอร์สำหรับจำนวนเต็มทั้งหมดการกระทำของบนปริภูมิเวกเตอร์เชิงซ้อนเหนี่ยวนำให้เกิดการแยกส่วนผลรวมโดยตรงเป็นปริภูมิน้ำหนักโดยที่แต่ละเป็นปริภูมิย่อยหนึ่งมิติของและการกระทำของเมื่อจำกัดอยู่บน จะ มีน้ำหนักกำหนดให้น้ำหนักรวมของการกระทำเป็นจำนวนเต็มซึ่งเหมือนกับน้ำหนักของการกระทำที่เหนี่ยวนำของบนปริภูมิเวกเตอร์หนึ่งมิติโดยที่
กำหนดให้ฟังก์ชันน้ำหนักของการกำหนดค่าการทดสอบเป็นฟังก์ชันโดยที่คือน้ำหนักรวมของการกระทำบนปริมาณเวกเตอร์สำหรับจำนวนเต็มที่ไม่เป็นลบแต่ละตัวแม้ว่าโดยทั่วไปแล้วฟังก์ชันจะไม่ใช่พหุนาม แต่จะกลายเป็นพหุนามดีกรีสำหรับทุกค่าสำหรับจำนวนเต็มคงที่บางตัว โดย ที่สามารถเห็นได้โดยใช้ทฤษฎีบทรีมันน์-รอชแบบสมมาตร โปรดจำไว้ว่าพหุนามฮิลเบิร์ตเป็นไปตามความเท่าเทียมกันสำหรับทุกค่าสำหรับจำนวนเต็มคงที่บางตัวและเป็นพหุนามดีกรีสำหรับค่าดังกล่าว ให้เราเขียน
ค่าคงที่ ของDonaldson-Futakiในการกำหนดค่าทดสอบคือจำนวนตรรกยะ
โดยเฉพาะอย่างยิ่งพจน์อันดับแรกในการขยายนั้นอยู่ที่ใด
ค่าคงที่ของ Donaldson-Futaki จะไม่เปลี่ยนแปลงหากแทนที่ด้วยกำลังบวกดังนั้นในเอกสารทางวิชาการ ความเสถียรของ K จึงมักถูกกล่าวถึงโดยใช้บันเดิลเส้นตรง
เป็นไปได้ที่จะอธิบายค่าคงที่ Donaldson-Futaki ในแง่ของทฤษฎีการตัดกันและนี่คือแนวทางที่ Tian ใช้ในการกำหนดน้ำหนัก CM [ 1 ]การกำหนดค่าทดสอบใดๆยอมรับการกระชับตามธรรมชาติเหนือ(เช่น ดู[ 16 ] [ 17 ] ) จากนั้นน้ำหนัก CM จะถูกกำหนดโดย
โดยที่. นิยามนี้โดยใช้สูตรการตัดกัน มักถูกนำมาใช้ในเรขาคณิตเชิงพีชคณิตในปัจจุบัน
เป็นที่ทราบกันว่าสอดคล้องกับดังนั้นเราจึงสามารถกำหนดน้ำหนักเป็นหรือ ได้น้ำหนักยังสามารถแสดงได้ในรูปของฟอร์ม Chow และไฮเปอร์ดิสคริมิแนนต์[ 18 ] ในกรณีของแมนิโฟลด์ Fano มีการตีความน้ำหนักในรูปของค่าคงที่ใหม่บนการประเมินค่าที่พบโดย Chi Li [ 19 ]และ Kento Fujita [ 20 ]
ความเสถียรของ K
ในการกำหนด K-stability เราจำเป็นต้องยกเว้นการกำหนดค่าทดสอบบางอย่างก่อน ในตอนแรกมีการสันนิษฐานว่าควรเพิกเฉยต่อการกำหนดค่าทดสอบที่ไม่สำคัญตามที่กำหนดไว้ข้างต้น ซึ่งค่าคงที่ Donaldson-Futaki จะเป็นศูนย์เสมอ แต่ Li และ Xu พบว่าจำเป็นต้องระมัดระวังมากขึ้นในการกำหนด[ 21 ] [ 22 ]วิธีที่สง่างามวิธีหนึ่งในการกำหนด K-stability คือวิธีที่Székelyhidi ใช้ โดยใช้บรรทัดฐานของการกำหนดค่าทดสอบ ซึ่งเราจะอธิบายก่อน[ 23 ]
สำหรับการกำหนดค่าการทดสอบให้กำหนดนอร์มดังต่อไปนี้ ให้เป็น ตัวสร้าง อนันต์ของแอคชั่นบนปริมาณเวกเตอร์แล้ว ในทำนองเดียวกันกับพหุนามและฟังก์ชันเป็นพหุนามสำหรับจำนวนเต็มที่มากพอในกรณีนี้คือดีกรีให้เราเขียนการกระจายของมันเป็น
มาตรฐาน ของการกำหนด ค่าการทดสอบถูกกำหนดโดยนิพจน์
ตามหลักการเปรียบเทียบกับเกณฑ์ของฮิลเบิร์ต-มัมฟอร์ด เมื่อเข้าใจถึงการเสียรูป (การกำหนดค่าทดสอบ) และน้ำหนักบนเส้นใยกลาง (ค่าคงที่ของโดนัลด์สัน-ฟูทากิ) แล้ว ก็สามารถกำหนดเงื่อนไขความเสถียรที่เรียกว่าความเสถียรแบบ Kได้
ให้เป็นวาไรตี้พีชคณิตแบบโพลาไรซ์ เรากล่าวว่าคือ:
- K-semistableถ้าสำหรับการกำหนดค่าการทดสอบทั้งหมดสำหรับ.
- K-stableหากสำหรับการกำหนดค่าการทดสอบทั้งหมดสำหรับและนอกจากนี้เมื่อใดก็ตามที่
- K-polystableถ้าเป็น K-semistable และนอกจากนี้ เมื่อใดก็ตามที่การกำหนดค่าการทดสอบเป็นการกำหนดค่าผลิตภัณฑ์
- K-unstableถ้าไม่ใช่ K-semistable
สมมติฐานของ Yau–Tian–Donaldson
ความเสถียรของ K เดิมทีถูกนำเสนอเป็นเงื่อนไขทางพีชคณิตเรขาคณิตซึ่งควรจะบ่งบอกถึงการมีอยู่ของเมตริก Kähler–Einstein บนแมนิโฟลด์ Fano ซึ่งต่อมาเป็นที่รู้จักกันในชื่อสมมติฐาน Yau–Tian–Donaldson (สำหรับแมนิโฟลด์ Fano) สมมติฐานนี้ได้รับการแก้ไขในช่วงปี 2010 ในงานของXiuxiong Chen , Simon Donaldson และ Song Sun [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]กลยุทธ์นี้ขึ้นอยู่กับวิธีการต่อเนื่องโดยสัมพันธ์กับมุมกรวยของเมตริก Kähler – Einstein ที่มีจุดเอกฐานของกรวยตามตัวหารแอนติแคนอนิกที่กำหนดไว้ รวมถึงการใช้ทฤษฎี Cheeger–Colding–Tian ของขีดจำกัด Gromov–Hausdorff ของแมนิโฟลด์ Kähler ที่มีขอบเขต Ricci อย่างลึกซึ้ง
ทฤษฎีบท (ข้อสันนิษฐานของ Yau–Tian–Donaldson สำหรับเมตริก Kähler–Einstein) : แมนิโฟลด์ Fano ยอมรับเมตริก Kähler–Einstein ในกลุ่มของก็ต่อเมื่อคู่เป็น K-polystable เท่านั้น
เฉิน โดนัลด์สัน และซุน อ้างว่าการอ้างสิทธิ์ลำดับความสำคัญที่เท่าเทียมกันของเทียนในการพิสูจน์นั้นไม่ถูกต้อง และพวกเขากล่าวหาเขาว่าประพฤติมิชอบทางวิชาการ[ก]เทียนได้โต้แย้งข้อกล่าวอ้างของพวกเขา[ข]เฉิน โดนัลด์สัน และซุน ได้รับการยอมรับจากรางวัล Veblen Prize อัน ทรงเกียรติประจำปี 2019 ของAmerican Mathematical Societyว่าได้แก้ไขข้อสันนิษฐานดังกล่าว[ 30 ]รางวัลBreakthrough Prizeได้มอบรางวัล Breakthrough Prize in Mathematics ให้แก่โดนัลด์สัน และรางวัล New Horizons Breakthrough Prize ให้แก่ซุน ซึ่งส่วนหนึ่งขึ้นอยู่กับผลงานของพวกเขาร่วมกับเฉินเกี่ยวกับข้อสันนิษฐานดังกล่าว[ 31 ] [ 32 ]
เมื่อไม่นานมานี้ Ved Datar และ Gabor Székelyhidi ได้ให้การพิสูจน์โดยอาศัยวิธีความต่อเนื่องแบบ "คลาสสิก" [ 33 ] [ 34 ]ตามด้วยการพิสูจน์โดย Chen, Sun และ Bing Wang โดยใช้การไหลของ Kähler–Ricci [ 35 ] Robert Berman, Sébastien Boucksom และ Mattias Jonsson ยังได้ให้การพิสูจน์จากแนวทางแปรผันอีกด้วย[ 36 ]
การขยายไปสู่เมตริก Kähler ที่มีความโค้งสเกลาร์คงที่
คาดว่าสมมติฐานของ Yau–Tian–Donaldson จะสามารถนำไปใช้กับเมตริก cscK ทั่วไปบนวาไรตี้โพลาไรซ์เรียบใดๆ ได้ ในความเป็นจริง สมมติฐานของ Yau–Tian–Donaldson อ้างอิงถึงการตั้งค่าทั่วไปนี้ โดยกรณีของแมนิโฟลด์ Fano เป็นกรณีพิเศษ ซึ่ง Yau และ Tian ได้ตั้งสมมติฐานไว้ก่อนหน้านี้ Donaldson ได้ต่อยอดจากสมมติฐานของ Yau และ Tian จากกรณีของ Fano หลังจากที่เขาได้นำเสนอคำจำกัดความของ K-stability สำหรับวาไรตี้โพลาไรซ์ใดๆ[ 2 ]
ข้อสันนิษฐานของ Yau–Tian–Donaldson สำหรับเมตริกความโค้งสเกลาร์คงที่ : วาไรตี้โพลาไรซ์เรียบยอมรับเมตริก Kähler ความโค้งสเกลาร์คงที่ในคลาสของก็ต่อเมื่อคู่เป็น K-polystable เท่านั้น
ดังที่ได้กล่าวไว้ ข้อสันนิษฐานของ Yau–Tian–Donaldson ได้รับการแก้ไขในบริบทของ Fano แล้ว Donaldson ได้พิสูจน์ในปี 2009 ว่าข้อสันนิษฐานของ Yau–Tian–Donaldson เป็นจริงสำหรับวาไรตี้ทอริกที่มีมิติเชิงซ้อน 2 [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]สำหรับวาไรตี้โพลาไรซ์ใดๆ Stoppa ได้พิสูจน์โดยใช้ผลงานของ Arezzo และ Pacard เช่นกันว่าการมีอยู่ของเมตริก cscK บ่งบอกถึง K-polystability [ 40 ] [ 41 ]ในแง่หนึ่ง นี่คือทิศทางที่ง่ายของข้อสันนิษฐาน เนื่องจากสมมติว่ามีคำตอบสำหรับสมการเชิงอนุพันธ์ย่อยที่ยาก และได้ผลลัพธ์ทางพีชคณิตที่ค่อนข้างง่าย ความท้าทายที่สำคัญคือการพิสูจน์ทิศทางตรงกันข้าม นั่นคือเงื่อนไขทางพีชคณิตล้วนๆ บ่งบอกถึงการมีอยู่ของคำตอบสำหรับ PDE
ตัวอย่าง
เส้นโค้งเรียบ
เป็นที่ทราบกันมาตั้งแต่ผลงานดั้งเดิมของPierre DeligneและDavid Mumfordว่าเส้นโค้งพีชคณิต เรียบ มีเสถียรภาพเชิงอะซิมโทติกในแง่ของทฤษฎีตัวแปรทางเรขาคณิต และโดยเฉพาะอย่างยิ่งว่ามีเสถียรภาพแบบ K [ 42 ]ในบริบทนี้ ข้อสันนิษฐานของ Yau–Tian–Donaldson เทียบเท่ากับทฤษฎีบทการทำให้เป็นเอกรูปกล่าวคือ เส้นโค้งเรียบทุกเส้นยอมรับเมตริก Kähler–Einstein ที่มีความโค้งสเกลาร์คงที่ ไม่ว่าจะเป็นในกรณีของเส้นตรงเชิงโปรเจกทีฟในกรณีของเส้นโค้งวงรีหรือในกรณีของพื้นผิว Riemann ขนาดกะทัดรัดที่มีจีนัส
พันธุ์ฟาโน
บริบทที่กว้างขวางซึ่งทำให้เป็นแมนิโฟลด์ฟาโนนั้นมีความสำคัญเป็นพิเศษ และในบริบทนั้นมีเครื่องมือมากมายที่รู้จักกันดีในการตรวจสอบเสถียรภาพ K ของวาไรตี้ฟาโน ตัวอย่างเช่น การใช้เทคนิคทางพีชคณิตล้วนๆ สามารถพิสูจน์ได้ว่าไฮเปอร์เซอร์เฟซของเฟอร์มาต์ทั้งหมด
พันธุ์ทอริก
ความเสถียรของ K ได้รับการแนะนำครั้งแรกโดย Donaldson ในบริบทของวาไรตี้ทอริก [ 2 ] ในการตั้งค่าทอริก คำจำกัดความที่ซับซ้อนมากมายของความเสถียรของ K จะถูกทำให้ง่ายขึ้นโดยให้ข้อมูลเกี่ยวกับโพลีโทปโมเมนต์ของวาไรตี้ทอริกแบบโพลาไรซ์ก่อนอื่นเป็นที่ทราบกันว่าในการทดสอบความเสถียรของ K นั้น เพียงพอที่จะพิจารณาการกำหนดค่าทดสอบทอริกซึ่งปริภูมิทั้งหมดของการกำหนดค่าทดสอบก็เป็นวาไรตี้ทอริกเช่นกัน การกำหนดค่าทดสอบทอริกดังกล่าวสามารถอธิบายได้อย่างสง่างามโดยฟังก์ชันนูนบนโพลีโทปโมเมนต์ และ Donaldson ได้กำหนดความเสถียรของ K สำหรับฟังก์ชันนูนดังกล่าวไว้แต่เดิม หากการกำหนดค่าทดสอบทอริกสำหรับถูกกำหนดโดยฟังก์ชันนูนบนแล้วค่าคงที่ Donaldson-Futaki สามารถเขียนได้เป็น
โดยที่คือมาตรวัดเลเบสบน, คือมาตรวัดแคนอนิกบนขอบของ ที่เกิดขึ้นจากคำอธิบายของมันในฐานะโพลีโทปโมเมนต์ (ถ้าขอบของกำหนดโดยอสมการเชิงเส้นสำหรับฟังก์ชันเชิงเส้นแอฟฟิน h บางตัวบนที่มีสัมประสิทธิ์จำนวนเต็ม แล้ว) และนอกจากนี้ นอร์มของการกำหนดค่าทดสอบสามารถกำหนดได้โดย
โดยที่ค่าเฉลี่ยของบนเทียบกับคือ
โดนัลด์สันแสดงให้เห็นว่าสำหรับพื้นผิวทอริก การทดสอบฟังก์ชันนูนที่มีรูปแบบที่เรียบง่ายเป็นพิเศษก็เพียงพอแล้ว เรากล่าวว่าฟังก์ชันนูนบนพื้นผิวทอริกเป็นฟังก์ชันเชิงเส้นแบบแบ่งส่วนหากสามารถเขียนได้เป็นค่าสูงสุดสำหรับฟังก์ชันเชิงเส้นแบบแอฟฟินบางตัวโปรดสังเกตว่าตามนิยามของค่าคงที่ตัวแปรโดนัลด์สัน-ฟูทากิจะไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การบวกฟังก์ชันเชิงเส้นแบบแอฟฟิน ดังนั้นเราจึงสามารถเลือกหนึ่งในฟังก์ชันให้เป็นฟังก์ชันคงที่ได้ เสมอ เรากล่าวว่าฟังก์ชันนูนเป็นฟังก์ชันเชิงเส้นแบบแบ่งส่วนที่เรียบง่ายหากเป็นค่าสูงสุดของฟังก์ชันสองฟังก์ชัน และกำหนดโดยสำหรับฟังก์ชันเชิงเส้นแบบแอฟฟินบางตัวและ เป็นฟังก์ชันเชิงเส้น แบบแบ่งส่วนเชิงตรรกะที่เรียบง่ายหากมีสัมประสิทธิ์เชิงตรรกะ โดนัลด์สันแสดงให้เห็นว่าสำหรับพื้นผิวทอริก การทดสอบความเสถียรของ K เฉพาะกับฟังก์ชันเชิงเส้นแบบแบ่งส่วนเชิงตรรกะที่เรียบง่ายก็เพียงพอแล้ว ผลลัพธ์ดังกล่าวมีประสิทธิภาพอย่างมาก เนื่องจากสามารถคำนวณค่าคงที่ของ Donaldson-Futaki สำหรับการกำหนดค่าทดสอบที่เรียบง่ายดังกล่าวได้อย่างง่ายดาย และด้วยเหตุนี้จึงสามารถกำหนดได้ด้วยวิธีการคำนวณว่าพื้นผิวทอริกที่กำหนดนั้นมีเสถียรภาพแบบ K หรือไม่
ตัวอย่างหนึ่งของแมนิโฟลด์ที่ไม่เสถียร K คือพื้นผิวทอริก ซึ่งเป็น พื้นผิว Hirzebruchแรกซึ่งเป็นการระเบิดของระนาบเชิงซ้อนแบบโปรเจคทีฟที่จุดหนึ่ง โดยสัมพันธ์กับโพลาไรเซชันที่กำหนดโดย โดยที่คือการระเบิด และคือตัวหารพิเศษ

ขนาดบนหน้าตัดแนวนอนและแนวตั้งของรูปทรงหลายเหลี่ยมคือและ ตามลำดับ ส่วนขนาด บนหน้าตัดแนวทแยงกำหนดโดยพิจารณาฟังก์ชันนูนบนรูปทรงหลายเหลี่ยมนี้ แล้ว
และ
ดังนั้น
ดังนั้น พื้นผิว Hirzebruch แรกจึงไม่เสถียรแบบ K
แนวคิดทางเลือก
ความเสถียรของฮิลเบิร์ตและชอว์
เสถียรภาพ K เกิดขึ้นจากความคล้ายคลึงกับเกณฑ์ของฮิลเบิร์ต-มัมฟอร์ดสำหรับทฤษฎีตัวแปรทางเรขาคณิตในมิติจำกัด เป็นไปได้ที่จะใช้ทฤษฎีตัวแปรทางเรขาคณิตโดยตรงเพื่อหาแนวคิดอื่นๆ เกี่ยวกับเสถียรภาพสำหรับวาไรตี้ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับเสถียรภาพ K
พิจารณาวาไรตี้โพลาไรซ์ที่มีพหุนามฮิลเบิร์ตและกำหนดค่าคงที่ ที่ทำให้ มีพื้นที่กว้างขวางมากและมีโคฮอโมโลยีระดับสูงเป็นศูนย์ จากนั้นคู่สามารถระบุได้กับจุด ในแผนผังฮิลเบิร์ตของแผนผังย่อยของ ที่มีพหุนามฮิลเบิร์ต
โครงร่างฮิลเบิร์ตนี้สามารถฝังลงในปริภูมิเชิงโปรเจกทีฟได้ในฐานะโครงร่างย่อยของกราสส์มันน์ (ซึ่งเป็นเชิงโปรเจกทีฟผ่านการฝังแบบพลึกเกอร์ ) กลุ่มเชิงเส้นทั่วไปกระทำต่อโครงร่างฮิลเบิร์ตนี้ และจุดสองจุดในโครงร่างฮิลเบิร์ตจะสมมูลกันก็ต่อเมื่อวาไรตีโพลาไรซ์ที่สอดคล้องกันเป็นไอโซมอร์ฟิก ดังนั้นจึงสามารถใช้ทฤษฎีตัวแปรทางเรขาคณิตสำหรับการกระทำของกลุ่มนี้เพื่อให้ได้แนวคิดเรื่องความเสถียร การสร้างนี้ขึ้นอยู่กับการเลือกค่าดังนั้นจึงกล่าวได้ว่าวาไรตีโพลาไรซ์มีความเสถียรแบบฮิลเบิร์ตเชิงอะซิมโทติกหากมีความเสถียรเมื่อเทียบกับการฝังนี้สำหรับค่า ที่มากพอทั้งหมด สำหรับค่าคงที่บางค่า
มีการฝังตัวเชิงโปรเจคทีฟอีกแบบหนึ่งของฮิลเบิร์ตสกีมที่เรียกว่าการฝังตัวแบบโชว์ ซึ่งให้การแปลงเชิงเส้นที่แตกต่างกันของฮิลเบิร์ตสกีม และด้วยเหตุนี้จึงมีเงื่อนไขเสถียรภาพที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงสามารถกำหนดเสถียรภาพแบบโชว์เชิงอะซิมโทติก ได้ในทำนองเดียวกัน กล่าว คือ น้ำหนักแบบโชว์สำหรับค่าคงที่สามารถคำนวณได้ดังนี้
สำหรับขนาดใหญ่พอสมควร[ 46 ]ต่างจากค่าคงที่ Donaldson-Futaki น้ำหนัก Chow จะเปลี่ยนแปลงหากมัดเส้นถูกแทนที่ด้วยกำลังบางอย่างอย่างไรก็ตาม จากนิพจน์
สังเกตได้ว่า
ดังนั้น เสถียรภาพ K จึงเป็นขีดจำกัดของเสถียรภาพ Chow ในแง่หนึ่ง เมื่อมิติของปริภูมิเชิงฉายเข้าใกล้ค่าอนันต์
เราอาจกำหนดนิยามของภาวะกึ่งเสถียรแบบ Chow เชิงอะซิมโทติกและภาวะกึ่งเสถียรแบบ Hilbert เชิงอะซิมโทติกได้ในทำนองเดียวกัน และแนวคิดต่างๆ เกี่ยวกับความเสถียรมีความสัมพันธ์กันดังนี้:
เสถียรแบบชอว์เชิงอะซิมโทติก เสถียรแบบฮิลเบิร์ตเชิงอะซิมโทติกกึ่งเสถียรแบบฮิลเบิร์ตเชิงอะซิมโทติก กึ่งเสถียรแบบชอว์เชิงอะซิมโทติก กึ่งเสถียรแบบเค
อย่างไรก็ตาม ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าเสถียรภาพ K หมายถึงเสถียรภาพ Chow แบบเชิงเส้นกำกับหรือไม่[ 47 ]
ความลาดชัน K-เสถียรภาพ
เดิมที Yau ทำนายว่าแนวคิดที่ถูกต้องของเสถียรภาพสำหรับวาไรตี้ควรจะคล้ายคลึงกับเสถียรภาพความชันสำหรับเวกเตอร์บันเดิล Julius Ross และRichard Thomasได้พัฒนาทฤษฎีเสถียรภาพความชันสำหรับวาไรตี้ ซึ่งรู้จักกันในชื่อเสถียรภาพความชัน K Ross และ Thomas ได้แสดงให้เห็นว่าการกำหนดค่าทดสอบใด ๆ นั้นได้มาจากการเป่าวาไรตี้ตามลำดับของอุดมคติที่ไม่เปลี่ยนแปลงซึ่งรองรับบนไฟเบอร์กลาง[ 47 ]ผลลัพธ์นี้เป็นผลมาจาก David Mumford เป็นหลัก[ 48 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การกำหนดค่าทดสอบทุกแบบจะถูกครอบงำโดยการเป่าตามอุดมคติของรูปแบบ
พิกัดบน อยู่ที่ไหนโดยการใช้ส่วนรองรับของอุดมคติ สิ่งนี้สอดคล้องกับการพองตัวตามธงของสับสกีม
ภายในสำเนาของ. การแยกส่วนนี้ได้มาจากการแยกส่วนพื้นที่น้ำหนักของอุดมคติไม่แปรเปลี่ยนภายใต้การกระทำเป็นหลัก
ในกรณีพิเศษที่แฟล็กของซับสกีมนี้มีความยาวหนึ่ง ค่าคงที่ของโดนัลด์สัน-ฟุตากิสามารถคำนวณได้ง่าย และจะได้ความเสถียรแบบ K-stability เมื่อกำหนดซับสกีมที่นิยามโดยชีฟในอุดมคติการกำหนดค่าทดสอบจะกำหนดโดย
ซึ่งเป็นการเสียรูปของกรวยปกติของการฝังตัว
ถ้าความหลากหลายมีพหุนามฮิลเบิร์ตให้กำหนดความชันของ พหุนามฮิลเบิร์ ตเป็น
ในการกำหนดความชันของซับสกีมให้พิจารณาพหุนามฮิลเบิร์ต-ซามูเอลของซับสกีม
สำหรับและจำนวนตรรกยะ โดยที่สัมประสิทธิ์เป็นพหุนามในที่มีดีกรีและความชัน K ของเทียบกับถูกกำหนดโดย
นิยามนี้สมเหตุสมผลสำหรับการเลือกจำนวนจริงใดๆโดยที่คือค่าคงที่ Seshadriของสังเกตว่าเมื่อใช้เราจะได้ความชันของคู่มีเสถียรภาพกึ่ง K ที่มีความชันถ้าสำหรับสับสคีมที่เหมาะสมทั้งหมดสำหรับทุก(เราสามารถกำหนดเสถียรภาพ K ที่มีความชันและเสถียรภาพหลาย K ที่มีความชันได้โดยการกำหนดให้ความไม่เท่าเทียมกันนี้เป็นแบบเข้มงวด พร้อมเงื่อนไขทางเทคนิคเพิ่มเติมบางประการ)
Ross และ Thomas ได้แสดงให้เห็นว่า K-semistability หมายถึง slope K-semistability [ 49 ]อย่างไรก็ตาม ต่างจากกรณีของเวกเตอร์บันเดิล ความชัน K-stability ไม่ได้หมายถึง K-stability เสมอไป ในกรณีของเวกเตอร์บันเดิล การพิจารณาเพียงซับชีฟเดี่ยวก็เพียงพอแล้ว แต่สำหรับวาไรตี้ จำเป็นต้องพิจารณาแฟล็กที่มีความยาวมากกว่าหนึ่งด้วย ถึงกระนั้น ความชัน K-stability ก็ยังสามารถใช้เพื่อระบุวาไรตี้ K-unstable ได้ และด้วยเหตุนี้ จากผลลัพธ์ของ Stoppa จึงทำให้เกิดอุปสรรคต่อการมีอยู่ของเมตริก cscK ตัวอย่างเช่น Ross และ Thomas ใช้ความชัน K-stability เพื่อแสดงว่าการสร้างโปรเจคทีฟของเวกเตอร์บันเดิลที่ไม่เสถียรเหนือฐาน K-stable นั้น K-unstable และดังนั้นจึงไม่มีเมตริก cscK นี่เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับผลลัพธ์ของ Hong ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการสร้างโปรเจคทีฟของบันเดิลที่เสถียรเหนือฐานที่มีเมตริก cscK นั้นก็มีเมตริก cscK เช่นกัน และดังนั้นจึงเป็น K-stable [ 50 ]
ความเสถียรของการกรอง K
งานของ Apostolov–Calderbank–Gauduchon–Tønnesen-Friedman แสดงให้เห็นถึงการมีอยู่ของแมนิโฟลด์ที่ไม่ยอมรับเมตริกสุดขั้วใดๆ แต่ดูเหมือนว่าจะไม่เกิดความไม่เสถียรจากการกำหนดค่าทดสอบใดๆ[ 51 ]สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าคำจำกัดความของ K-stability ตามที่ระบุไว้ที่นี่อาจไม่แม่นยำเพียงพอที่จะบ่งชี้ถึงสมมติฐาน Yau–Tian–Donaldson โดยทั่วไป อย่างไรก็ตาม ตัวอย่างนี้ไม่เสถียรจากขีดจำกัดของการกำหนดค่าทดสอบ สิ่งนี้ได้รับการทำให้แม่นยำยิ่งขึ้นโดยSzékelyhidiผู้ซึ่งแนะนำfiltration K-stability [ 46 ] [ 23 ] การกรองในที่นี้คือการกรองของวงแหวนพิกัด
ของชนิดโพลาไรซ์การกรองที่พิจารณาจะต้องเข้ากันได้กับการจัดลำดับบนวงแหวนพิกัดในความหมายต่อไปนี้: การกรองของคือ โซ่ของปริภูมิย่อยมิติจำกัด
โดยที่เงื่อนไขต่อไปนี้ต้องเป็นจริง:
- การกรองเป็นการคูณนั่นคือสำหรับทุกๆ
- การกรอง นั้นสอดคล้องกับการจัดระดับที่มาจากชิ้นส่วนที่มีการจัดระดับกล่าวคือ ถ้าแล้วชิ้นส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันแต่ละชิ้นของจะอยู่ใน
- ระบบกรองไอเสียนั่นหมายความว่าเรามี...
เมื่อกำหนดฟิลเทรชันแล้วพีชคณิตรีส์ของฟิลเทรชันนั้นจะถูกกำหนดโดย
เรากล่าวว่าการกรองถูกสร้างขึ้นอย่างจำกัดหากพีชคณิตรีสของมันถูกสร้างขึ้นอย่างจำกัด เดวิด วิทท์ นีสตรอม ได้พิสูจน์แล้วว่าการกรองถูกสร้างขึ้นอย่างจำกัดก็ต่อเมื่อมันเกิดขึ้นจากการกำหนดค่าทดสอบ และเซเกลีฮิดีได้พิสูจน์แล้วว่าการกรองใดๆ ก็ตามเป็นลิมิตของการกรองที่ถูกสร้างขึ้นอย่างจำกัด[ 52 ]เมื่อรวมผลลัพธ์เหล่านี้ เซเกลีฮิดีสังเกตว่าตัวอย่างของอโพสโตลอฟ-คาลเดอร์แบงก์-เกาดูชง-ทอนเนเซน-ฟรีดแมนจะไม่ละเมิดสมมติฐานของเยา-เทียน-โดนัลด์สัน หากความเสถียร K ถูกแทนที่ด้วยความเสถียร K ของการกรอง สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าคำจำกัดความของความเสถียร K อาจจำเป็นต้องได้รับการแก้ไขเพื่อพิจารณาตัวอย่างจำกัดเหล่านี้