กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 10 นาที

ไม่มีชื่อบทความ

ใน ทางคณิตศาสตร์ โดยเฉพาะ เรขาคณิตเชิงพีชคณิต ปริภูมิ โมดูลัส คือปริภูมิเรขาคณิต (โดยปกติจะเป็น แผนผัง หรือ สแต็กเชิงพีชคณิต ) ซึ่งจุดต่างๆ แทนวัตถุเชิงพีชคณิตเรขาคณิตชนิดคงที่...

พื้นที่โมดูลัส

ในทางคณิตศาสตร์โดยเฉพาะเรขาคณิตเชิงพีชคณิตปริภูมิโมดูลัส คือปริภูมิเรขาคณิต (โดยปกติจะเป็นแผนผังหรือสแต็กเชิงพีชคณิต ) ซึ่งจุดต่างๆ แทนวัตถุเชิงพีชคณิตเรขาคณิตชนิดคงที่ หรือคลาสไอโซมอร์ฟิซึมของวัตถุดังกล่าว ปริภูมิเหล่านี้มักเกิดขึ้นเป็นคำตอบของปัญหาการจำแนกประเภท : หากสามารถแสดงให้เห็นว่าชุดของวัตถุที่น่าสนใจ (เช่นเส้นโค้งเชิงพีชคณิต เรียบที่มี จีนัสคงที่) สามารถกำหนดโครงสร้างของปริภูมิเรขาคณิตได้ จากนั้นก็สามารถกำหนดพารามิเตอร์ให้กับวัตถุดังกล่าวได้โดยการแนะนำพิกัดบนปริภูมิที่ได้ ในบริบทนี้ คำว่า "โมดูลัส" ถูกใช้ในความหมายเดียวกับ "พารามิเตอร์" ปริภูมิโมดูลัสถูกเข้าใจครั้งแรกว่าเป็นปริภูมิของพารามิเตอร์มากกว่าเป็นปริภูมิของวัตถุ รูปแบบหนึ่งของปริภูมิโมดูลัสคือ โมดูลัส เชิงรูปธรรมเบอร์นาร์ด รีมันน์ใช้คำว่า "โมดูลัส" เป็นครั้งแรกในปี 1857 [ 1 ]

แรงจูงใจ

ทุกจุดในปริภูมิโมดูลัสสอดคล้องกับคำตอบของปัญหาทางเรขาคณิตที่กำหนดให้ คำตอบสองคำตอบที่แตกต่างกันจะสอดคล้องกับจุดเดียวกันหากคำตอบทั้งสองนั้นเป็นไอโซมอร์ฟิก (กล่าวคือ เหมือนกันทางเรขาคณิต) อาจมองได้ว่าปริภูมิโมดูลัสเป็นปริภูมิพารามิเตอร์สากลสำหรับปัญหาดังกล่าว

ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาปัญหาการค้นหาวงกลมทั้งหมดในระนาบยุคลิดโดยไม่รวมจุดสามจุดเข้าด้วยกัน วงกลมใดๆ ก็สามารถอธิบายได้อย่างไม่ซ้ำกันโดยการให้จุดสามจุด แต่ชุดจุดสามจุดที่แตกต่างกันหลายชุดก็ให้วงกลมเดียวกันได้ การจับคู่จึงเป็นแบบหลายต่อหนึ่ง อย่างไรก็ตาม วงกลมสามารถกำหนดพารามิเตอร์ได้อย่างไม่ซ้ำกันโดยการให้จุดศูนย์กลางและรัศมี ซึ่งเป็นพารามิเตอร์จริงสองตัวและพารามิเตอร์จริงบวกหนึ่งตัว เนื่องจากเราสนใจเฉพาะวงกลม "โดยไม่รวมจุดสามจุดเข้าด้วยกัน" เราจึงระบุวงกลมที่มีจุดศูนย์กลางต่างกันแต่มีรัศมีเท่ากัน ดังนั้นรัศมีเพียงอย่างเดียวก็เพียงพอที่จะกำหนดพารามิเตอร์ของเซตที่สนใจได้ ดังนั้นปริภูมิโมดูลัสจึงเป็นจำนวนจริงบวก

ปริภูมิโมดูลัส มักมีโครงสร้างทางเรขาคณิตและโทโพโลยีที่ เป็นธรรมชาติ อยู่ด้วยเช่นกัน ยกตัวอย่างเช่น ในกรณีของวงกลม ปริภูมิโมดูลัสไม่ใช่เพียงแค่เซตเชิงนามธรรม แต่ค่าสัมบูรณ์ของผลต่างของรัศมีจะกำหนดเมตริกสำหรับการพิจารณาว่าวงกลมสองวงนั้น "ใกล้เคียงกัน" หรือไม่ โครงสร้างทางเรขาคณิตของปริภูมิโมดูลัสจะบอกเราในระดับท้องถิ่นว่าคำตอบสองคำตอบของปัญหาการจำแนกประเภททางเรขาคณิตนั้น "ใกล้เคียงกัน" หรือไม่ แต่โดยทั่วไปแล้ว ปริภูมิโมดูลัสก็มีโครงสร้างโดยรวมที่ซับซ้อนเช่นกัน

พี1(อาร์){\displaystyle \mathbb {P} ^{1}(\mathbb {R} )}คือปริภูมิของเส้นตรงที่ลากผ่านจุดกำเนิดของระนาบจริง โดยทุกเส้นตรงจะตัดกับวงกลมหน่วยเอส1{\displaystyle S^{1}}อยู่ในสองตำแหน่ง จึงสามารถระบุได้อย่างเฉพาะเจาะจงด้วยมุม0θ<π{\displaystyle 0\leq \theta <\pi }หรือในทำนองเดียวกัน ก็คือเป็นจุดตรงข้ามสองจุดบนเอส1{\displaystyle S^{1}}.

ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาวิธีการอธิบายกลุ่มของเส้นในอาร์2{\displaystyle \mathbb {R} ^{2}}เส้นที่ตัดกับจุดกำเนิด เราต้องการกำหนดค่าให้กับแต่ละเส้นแอล{\displaystyle L}ในกลุ่มนี้มีปริมาณหนึ่งที่สามารถระบุตัวตนได้อย่างเฉพาะเจาะจง นั่นคือ ค่าสัมบูรณ์ ตัวอย่างของปริมาณดังกล่าวคือ มุมบวกθ(แอล){\displaystyle \theta (L)}กับ0θ<π{\displaystyle 0\leq \theta <\pi }เรเดียน เซตของเส้นที่กำหนดพารามิเตอร์เช่นนี้เรียกว่าพี1(อาร์){\displaystyle \mathbb {P} ^{1}(\mathbb {R} )}และเรียกว่า เส้นตรงเชิงโปรเจกที ฟจริง

เราสามารถอธิบายกลุ่มของเส้นต่างๆ ได้เช่นกันอาร์2{\displaystyle \mathbb {R} ^{2}}ซึ่งตัดกับจุดกำเนิดโดยใช้การสร้างเชิงโทโพโลยี กล่าวคือ พิจารณาวงกลมหน่วยเอส1อาร์2{\displaystyle S^{1}\subseteq \mathbb {R} ^{2}}และสังเกตว่าสำหรับทุกจุดเอส1{\displaystyle s\in S^{1}}มีเส้นเชื่อมที่ไม่เหมือนใครระหว่างจุดกำเนิดและ{\displaystyle s}อย่างไรก็ตาม นี่ก็เป็นแนวทางที่เราจะได้จากการดูเช่นกัน{\displaystyle -s}ดังนั้นเราจึงระบุจุดตรงข้ามโดยใช้ความสัมพันธ์สมมูล~{\displaystyle \sim }เพื่อให้ได้ผลผลิตพี1เอส1/~{\displaystyle \mathbb {P} ^{1}\cong S^{1}/\sim }โดยใช้โทโพโลยีผลหาร

ดังนั้น เมื่อเราพิจารณาพี1(อาร์){\displaystyle \mathbb {P} ^{1}(\mathbb {R} )}ในฐานะปริภูมิโมดูลัสของเส้นที่ตัดกับจุดกำเนิดในอาร์2{\displaystyle \mathbb {R} ^{2}}เราบันทึกวิธีการที่สมาชิก (ในกรณีนี้คือเส้น) ของครอบครัวสามารถปรับเปลี่ยนได้โดยการเปลี่ยนแปลงมุมอย่างต่อเนื่องθ{\displaystyle \theta }.

ตัวอย่างพื้นฐาน

พื้นที่เชิงฉายและกราสส์มันน์

พื้นที่ฉายภาพจริงพีn(อาร์){\displaystyle \mathbb {P} ^{n}(\mathbb {R} )}คือปริภูมิโมดูลัสของเส้นตรงที่ผ่านจุดกำเนิดในอาร์n+1{\displaystyle \mathbb {R} ^{n+1}}ในทำนองเดียวกันพื้นที่ฉายภาพเชิงซ้อนพีn(ซี){\displaystyle \mathbb {P} ^{n}(\mathbb {C} )}คือปริภูมิของเส้นเชิงซ้อนทั้งหมดที่ผ่านจุดกำเนิดในซีn+1{\displaystyle \mathbb {C} ^{n+1}}.

โดยทั่วไปแล้วชาวกราสส์มันน์จี(เค,วี){\displaystyle \mathbf {Gr} (k,V)}ของปริภูมิเวกเตอร์วี{\displaystyle V}คือปริภูมิโมดูลัสของทั้งหมดเค{\displaystyle k}ปริภูมิย่อยเชิงเส้นมิติ - ของV

ปริภูมิเชิงฉายภาพในฐานะโมดูลัสของกลุ่มเส้นตรงขนาดใหญ่มากที่สร้างขึ้นโดยส่วนตัดทั่วโลก

เมื่อใดก็ตามที่มีการฝังโครงร่างX{\displaystyle X}สู่พื้นที่ฉายภาพสากลพีn{\displaystyle \mathbf {P} _{\mathbb {Z} }^{n}}[ 2 ] [ 3 ] การฝังตัวจะ ได้รับจากมัดเส้นแอลX{\displaystyle {\mathcal {L}}\to X}และn+1{\displaystyle n+1}ส่วนต่างๆ0,,nΓ(X,แอล){\displaystyle s_{0},\ldots ,s_{n}\in \Gamma (X,{\mathcal {L}})}ซึ่งไม่ได้หายไปพร้อมกันทั้งหมด หมายความว่า เมื่อกำหนดจุดหนึ่งแล้ว

x:สเปค(อาร์)X{\displaystyle x:{\text{Spec}}(R)\to X}

มีจุดที่เกี่ยวข้อง

x^:สเปค(อาร์)พีn{\displaystyle {\hat {x}}:{\text{Spec}}(R)\to \mathbf {P} _{\mathbb {Z} }^{n}}

ที่กำหนดโดยองค์ประกอบต่างๆ

[0::n]x=[0(x)::n(x)]พีn(อาร์){\displaystyle [s_{0}:\cdots :s_{n}]\circ x=[s_{0}(x):\cdots :s_{n}(x)]\in \mathbf {P} _{\mathbb {Z} }^{n}(R)}

ดังนั้น กลุ่มเส้นสองกลุ่มที่มีส่วนต่างๆ จึงเทียบเท่ากัน

(แอล,(0,,n))~(แอล,(0,,n)){\displaystyle ({\mathcal {L}},(s_{0},\ldots ,s_{n}))\sim ({\mathcal {L}}',(s_{0}',\ldots ,s_{n}'))}

ก็ต่อเมื่อมีการสมมาตรกันเท่านั้นϕ:แอลแอล{\displaystyle \phi :{\mathcal {L}}\to {\mathcal {L}}'} โดยที่ϕ(ฉัน)=ฉัน{\displaystyle \phi (s_{i})=s_{i}'}นี่หมายถึงฟังก์ชันโมดูลัสที่เกี่ยวข้อง

พีn:โรงเรียนชุด{\displaystyle \mathbf {P} _{\mathbb {Z} }^{n}:{\text{Sch}}\to {\text{Sets}}}

ส่งแผนการX{\displaystyle X}ไปยังชุด

พีn(X)={(แอล,0,,n):แอลX เป็นมัดเส้น0,,nΓ(X,แอล) เป็นพื้นฐานของส่วนต่างๆ ทั่วโลก}/~{\displaystyle \mathbf {P} _{\mathbb {Z} }^{n}(X)=\left\{({\mathcal {L}},s_{0},\ldots ,s_{n}):{\begin{matrix}{\mathcal {L}}\to X{\text{ is a line bundle}}\\s_{0},\ldots ,s_{n}\in \Gamma (X,{\mathcal {L}})\\{\text{ form a basis of global sections}}\end{matrix}}\right\}/\sim }

การพิสูจน์ว่าสิ่งนี้เป็นจริงสามารถทำได้โดยการพิจารณาสัจนิรันดร์หลายชุด: การฝังเชิงฉายภาพใดๆฉัน:Xพีn{\displaystyle i:X\to \mathbb {P} _{\mathbb {Z} }^{n}}มอบชีฟที่สร้างขึ้นทั่วโลกฉัน*โอพีn(1){\displaystyle i^{*}{\mathcal {O}}_{\mathbf {P} _{\mathbb {Z} }^{n}}(1)}โดยมีส่วนต่างๆฉัน*x0,,ฉัน*xn{\displaystyle i^{*}x_{0},\ldots ,i^{*}x_{n}}ในทางกลับกัน เมื่อมีมัดเส้นที่เพียงพอแอลX{\displaystyle {\mathcal {L}}\to X}สร้างขึ้นทั่วโลกโดยn+1{\displaystyle n+1}ส่วนต่างๆ จะให้การฝังตัวดังที่กล่าวมาข้างต้น

ความหลากหลายของอาหาร

วาไรตี้Chow (d, P 3 ) เป็นวาไรตี้พีชคณิตเชิงโปรเจกทีฟซึ่งกำหนดพารามิเตอร์ของ เส้นโค้ง ดีกรีdในP 3โดยสร้างขึ้นดังนี้ ให้Cเป็นเส้นโค้งดีกรีdในP 3จากนั้นพิจารณาเส้นตรงทั้งหมดในP 3ที่ตัดกับเส้นโค้งCนี่คือตัวหารดีกรีd D ในG (2, 4) ซึ่งเป็นกราสส์มันเนียนของเส้นตรงในP 3เมื่อCเปลี่ยนแปลง โดยการเชื่อมโยงCกับD เราจะได้ปริภูมิพารามิเตอร์ของเส้นโค้งดีกรีdเป็นเซตย่อยของปริภูมิของตัวหารดีกรีdของกราสส์มันเนียน: Chow (d, P 3 )

แผนการของฮิลเบิร์ต

ฮิลเบิร์ตสกีมHilb ( X ) เป็นสกีมโมดูลัสจุดปิด ทุกจุด ของHilb ( X ) สอดคล้องกับซับสกีมปิดของสกีมX ที่กำหนดไว้ และซับสกีมปิดทุกอันจะถูกแทนด้วยจุดดังกล่าว ตัวอย่างง่ายๆ ของฮิลเบิร์ตสกีมคือพารามิเตอร์ระดับของฮิลเบิร์ตสกีม{\displaystyle d}พื้นผิวไฮเปอร์ของปริภูมิเชิงฉายพีn{\displaystyle \mathbb {P} ^{n}}สิ่งนี้กำหนดโดยบันเดิลเชิงโปรเจกทีฟ

ชมฉัน(พีn)=พี(Γ(โอ())){\displaystyle {\mathcal {Hilb}}_{d}(\mathbb {P} ^{n})=\mathbb {P} (\Gamma ({\mathcal {O}}(d)))}

โดยมีครอบครัวสากลเป็นผู้มอบให้

ยู={(วี(เอฟ),เอฟ):เอฟΓ(โอ())}{\displaystyle {\mathcal {U}}=\{(V(f),f):f\in \Gamma ({\mathcal {O}}(d))\}}

ที่ไหนวี(เอฟ){\displaystyle V(f)}คือแผนผังการฉายภาพที่เกี่ยวข้องสำหรับระดับปริญญา{\displaystyle d}พหุนามเอกพันธุ์เอฟ{\displaystyle f}.

คำจำกัดความ

มีแนวคิดที่เกี่ยวข้องหลายอย่างที่เราอาจเรียกว่าปริภูมิโมดูลัสได้ แต่ละคำจำกัดความเหล่านี้เป็นการกำหนดรูปแบบอย่างเป็นทางการของแนวคิดที่แตกต่างกันว่าจุดในปริภูมิMแทนวัตถุทางเรขาคณิตได้ อย่างไร

พื้นที่โมดูลัสละเอียด

นี่คือแนวคิดมาตรฐาน โดยหลักการแล้ว ถ้าเรามีปริภูมิMซึ่งแต่ละจุดmMสอดคล้องกับวัตถุเชิงพีชคณิตเรขาคณิตU แล้ว เราสามารถประกอบวัตถุเหล่านี้เข้าด้วยกันเป็นบันเดิลเชิงสัจพจน์UบนMได้ (ตัวอย่างเช่น กราสส์มันน์G ( k , V ) มีบันเดิลอันดับkซึ่งไฟเบอร์ที่จุดใดๆ [ L ] ∊ G ( k , V ) ก็คือปริภูมิย่อยเชิงเส้นLV นั่นเอง ) Mเรียกว่าปริภูมิฐานของตระกูลUเรากล่าวว่าตระกูลดังกล่าวเป็นสากลถ้าตระกูลใดๆ ของวัตถุเชิงพีชคณิตเรขาคณิตTบนปริภูมิฐานใดๆBเป็นการดึงกลับของUตามแผนที่BM ที่ไม่ซ้ำกัน ปริภูมิโมดูลัสละเอียดคือปริภูมิMซึ่งเป็นฐานของตระกูลสากล

กล่าวโดยละเอียด สมมติว่าเรามีฟังก์ชันFจากสกีมไปยังเซต ซึ่งกำหนดให้กับสกีมBเซตของตระกูลวัตถุที่เหมาะสมทั้งหมดที่มีฐานเป็นBปริภูมิMเป็นปริภูมิโมดูลัสละเอียดสำหรับฟังก์ชันFถ้าM แทน F กล่าว คือ มีไอโซมอร์ฟิซึมตามธรรมชาติ τ : FHom (−, M ) โดยที่Hom (−, M ) เป็นฟังก์ชันของจุด ซึ่งหมายความว่าMมีตระกูลสากล ตระกูลนี้คือตระกูลบนMที่สอดคล้องกับแผนที่เอกลักษณ์1 Hom ( M , M ) 

พื้นที่โมดูลัสหยาบ

ปริภูมิโมดูลัสละเอียดเป็นสิ่งที่พึงปรารถนา แต่ก็ไม่ได้มีอยู่เสมอไปและมักสร้างได้ยาก ดังนั้นนักคณิตศาสตร์จึงบางครั้งใช้แนวคิดที่อ่อนกว่า นั่นคือแนวคิดของปริภูมิโมดูลัสหยาบ ปริภูมิMเป็นปริภูมิโมดูลัสหยาบสำหรับฟังก์ชันF ก็ต่อ เมื่อมีการแปลงธรรมชาติ τ  : FHom (−, M ) และ τ เป็นการแปลงสากลในบรรดาการแปลงธรรมชาติดังกล่าว กล่าวโดยละเอียดกว่านั้นMเป็นปริภูมิโมดูลัสหยาบสำหรับFก็ต่อเมื่อตระกูลT ใดๆ บนฐานBก่อให้เกิดแผนที่ φ   : BMและวัตถุสองชิ้นใดๆVและW (ถือว่าเป็นตระกูลบนจุดหนึ่ง) สอดคล้องกับจุดเดียวกันของMก็ต่อเมื่อVและWเป็นไอโซมอร์ฟิก ดังนั้นMจึงเป็นปริภูมิที่มีจุดสำหรับทุกวัตถุที่อาจปรากฏในตระกูล และเรขาคณิตของมันสะท้อนให้เห็นถึงวิธีที่วัตถุสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในตระกูล อย่างไรก็ตาม โปรดทราบว่าปริภูมิโมดูลัสหยาบไม่จำเป็นต้องมีตระกูลของวัตถุที่เหมาะสมใดๆ เลย ไม่ต้องพูดถึงตระกูลสากลด้วยซ้ำ

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ปริภูมิโมดูลัสละเอียดจะประกอบด้วยทั้งปริภูมิฐานMและตระกูลสากลUMในขณะที่ปริภูมิโมดูลัสหยาบจะมีเพียงปริภูมิฐานMเท่านั้น

สแต็กโมดูลัส

บ่อยครั้งที่วัตถุทางเรขาคณิตที่น่าสนใจมักมาพร้อมกับออโตมอร์ฟิซึม ตามธรรมชาติมากมาย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สิ่งนี้ทำให้การมีอยู่ของปริภูมิโมดูลัสละเอียดเป็นไปไม่ได้ (โดยสัญชาตญาณแล้ว แนวคิดคือ ถ้าLเป็นวัตถุทางเรขาคณิตบางอย่าง ตระกูลL × [0,1] ที่ไม่สำคัญ สามารถสร้างเป็นตระกูลบิดเบี้ยวบนวงกลมS 1 ได้โดยการระบุL × {0} กับL × {1} ผ่านออโตมอร์ฟิซึมที่ไม่ไม่สำคัญ ทีนี้ ถ้าปริภูมิโมดูลัสละเอียดXมีอยู่จริง แผนที่S 1Xไม่ควรเป็นค่าคงที่ แต่จะต้องเป็นค่าคงที่บนเซตเปิดที่เหมาะสมใดๆ โดยอาศัยความไม่สำคัญ) บางครั้งเรายังคงสามารถหาปริภูมิโมดูลัสหยาบได้ อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ไม่เหมาะสม เนื่องจากปริภูมิเหล่านี้ไม่รับประกันว่าจะมีอยู่จริง บ่อยครั้งก็เป็นปริภูมิเอกฐานเมื่อมีอยู่จริง และขาดรายละเอียดเกี่ยวกับตระกูลของวัตถุที่ไม่ไม่สำคัญบางตระกูลที่พวกมันจำแนก

แนวทางที่ซับซ้อนกว่าคือการเสริมการจำแนกประเภทโดยการจดจำไอโซมอร์ฟิซึม กล่าวคือ บนฐานB ใดๆ เราสามารถพิจารณาหมวดหมู่ของตระกูลบนBโดยมีเพียงไอโซมอร์ฟิซึมระหว่างตระกูลเท่านั้นที่ถือเป็นมอร์ฟิซึม จากนั้นเราพิจารณาหมวดหมู่ไฟเบอร์ซึ่งกำหนดให้กับปริภูมิB ใดๆ กลุ่มตระกูลเหนือBการใช้หมวดหมู่เหล่านี้ที่มีไฟเบอร์ในกลุ่มตระกูลเพื่ออธิบายปัญหาโมดูลัสมีมาตั้งแต่สมัย Grothendieck (1960/61) โดยทั่วไปแล้ว หมวดหมู่เหล่านี้ไม่สามารถแสดงด้วยสกีมหรือแม้แต่ปริภูมิพีชคณิตได้ แต่ในหลายกรณี พวกมันมีโครงสร้างตามธรรมชาติของ สแต็ กพีชคณิต

แนวคิดเรื่อง สแต็กเชิงพีชคณิตและการนำไปใช้ในการวิเคราะห์ปัญหาโมดูลัส ปรากฏในงานของ Deligne-Mumford (1969) ในฐานะเครื่องมือในการพิสูจน์ความไม่สามารถลดทอนได้ของปริภูมิโมดูลัส (แบบหยาบ) ของเส้นโค้งที่มีจีนัสที่กำหนด ภาษาของสแต็กเชิงพีชคณิตโดยพื้นฐานแล้วให้วิธีการที่เป็นระบบในการมองหมวดหมู่ไฟเบอร์ที่ประกอบขึ้นเป็นปัญหาโมดูลัสในฐานะ "ปริภูมิ" และสแต็กโมดูลัสของปัญหาโมดูลัสจำนวนมากมีพฤติกรรมที่ดีกว่า (เช่น เรียบ) กว่าปริภูมิโมดูลัสแบบหยาบที่สอดคล้องกัน

ตัวอย่างเพิ่มเติม

ค่าสัมบูรณ์ของเส้นโค้ง

สแต็กโมดูลัสเอ็มจี{\displaystyle {\mathcal {M}}_{g}}จำแนกกลุ่มของเส้นโค้งเชิงโปรเจกทีฟเรียบที่มีจีนัสgพร้อมด้วยไอโซมอร์ฟิซึมของพวกมัน เมื่อg > 1 สแต็กนี้สามารถทำให้กระชับขึ้นได้โดยการเพิ่มจุด "ขอบเขต" ใหม่ซึ่งสอดคล้องกับเส้นโค้งปมที่เสถียร (พร้อมด้วยไอโซมอร์ฟิซึมของพวกมัน) เส้นโค้งจะเสถียรก็ต่อเมื่อมีกลุ่มออโตมอร์ฟิซึมจำกัดเท่านั้น สแต็กที่ได้จะถูกแสดงด้วยเอ็ม¯จี{\displaystyle {\overline {\mathcal {M}}}_{g}}ทั้งสแต็กโมดูลัสต่างก็บรรจุตระกูลเส้นโค้งสากล นอกจากนี้ยังสามารถกำหนดปริภูมิโมดูลัสแบบหยาบที่แสดงถึงชั้นไอโซมอร์ฟิซึมของเส้นโค้งเรียบหรือเส้นโค้งเสถียรได้อีกด้วย ปริภูมิโมดูลัสแบบหยาบเหล่านี้ได้รับการศึกษามาก่อนที่แนวคิดของสแต็กโมดูลัสจะถูกคิดค้นขึ้น อันที่จริง แนวคิดของสแต็กโมดูลัสถูกคิดค้นโดยเดลิญและมัมฟอร์ดในความพยายามที่จะพิสูจน์ความเป็นโปรเจคติวิตีของปริภูมิโมดูลัสแบบหยาบ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ปรากฏชัดว่าสแต็กของเส้นโค้งนั้นเป็นวัตถุพื้นฐานมากกว่า

สแต็กทั้งสองข้างต้นมีมิติ 3 g −3 ดังนั้นเส้นโค้งโหนดที่เสถียรสามารถระบุได้อย่างสมบูรณ์โดยการเลือกค่าของพารามิเตอร์ 3 g −3 เมื่อg > 1 ในจีนัสที่ต่ำกว่า จะต้องคำนึงถึงการมีอยู่ของตระกูลออโตมอร์ฟิซึมที่เรียบ โดยการลบจำนวนของพวกมัน มีเส้นโค้งเชิงซ้อนของจีนัสศูนย์เพียงเส้นเดียว คือทรงกลมรีมันน์ และกลุ่มไอโซมอร์ฟิซึมของมันคือ PGL(2) ดังนั้น มิติของเอ็ม0{\displaystyle {\mathcal {M}}_{0}}เป็น

dim(space of genus zero curves) − dim(group of automorphisms) = 0 − dim(PGL(2)) = −3.

ในทำนองเดียวกัน ในจีนัส 1 จะมีปริภูมิเส้นโค้งหนึ่งมิติ แต่เส้นโค้งทุกเส้นจะมีกลุ่มออโตมอร์ฟิซึมหนึ่งมิติ ดังนั้น สแต็กจึงเป็นเช่นนั้นเอ็ม1{\displaystyle {\mathcal {M}}_{1}}มีมิติเป็น 0 ปริภูมิโมดูลัสหยาบมีมิติเป็น3g − 3 เหมือนกับสแต็กเมื่อg > 1 เพราะเส้นโค้งที่มีจีนัส g > 1 จะมีเพียงกลุ่มจำกัดเป็นออโตมอร์ฟิซึมเท่านั้น กล่าวคือ dim(กลุ่มของออโตมอร์ฟิซึม) = 0 ในที่สุด ในจีนัสศูนย์ ปริภูมิโมดูลัสหยาบจะมีมิติเป็นศูนย์ และในจีนัสหนึ่งจะมีมิติเป็นหนึ่ง

เราสามารถเพิ่มความซับซ้อนให้กับปัญหาได้โดยการพิจารณาโมดูลัสสแต็กของเส้นโค้งปมที่มีจีนัส g และมีจุด ทำเครื่องหมาย nจุด เส้นโค้งที่ทำเครื่องหมายไว้ดังกล่าวจะเรียกว่าเสถียรได้ก็ต่อเมื่อกลุ่มย่อยของออโตมอร์ฟิซึมของเส้นโค้งที่ตรึงจุดทำเครื่องหมายไว้นั้นมีจำนวนจำกัด โมดูลัสสแต็กที่ได้ของเส้นโค้ง เรียบ (หรือเสถียร) ที่มีจีนัส g และมีจุดทำเครื่องหมาย nจุด จะถูกแทนด้วยเอ็มจี,n{\displaystyle {\mathcal {M}}_{g,n}}(หรือเอ็ม¯จี,n{\displaystyle {\overline {\mathcal {M}}}_{g,n}}) และมีมิติ 3 g  3  + n 

กรณีที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือสแต็กโมดูลัสเอ็ม¯1,1{\displaystyle {\overline {\mathcal {M}}}_{1,1}}ของเส้นโค้งจีนัส 1 ที่มีจุดทำเครื่องหมายหนึ่งจุด นี่คือกลุ่มของเส้นโค้งวงรีและเป็นแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติของรูปแบบโมดูลาร์ที่ ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวาง ซึ่งเป็นส่วนตัดเมโรเมอร์ฟิกของกลุ่มบนกลุ่มนี้

โมดูลัสของพันธุ์ต่างๆ

ในมิติที่สูงขึ้น การสร้างและศึกษาโมดูลัสของวาไรตี้เชิงพีชคณิตนั้นยากขึ้น ตัวอย่างเช่น อนาล็อกในมิติที่สูงขึ้นของปริภูมิโมดูลัสของเส้นโค้งวงรีที่กล่าวถึงข้างต้น คือ ปริภูมิโมดูลัสของวาไรตี้อาเบเลียนเช่นวาไรตี้โมดูลัสของซีเกลนี่คือปัญหาพื้นฐานของ ทฤษฎี รูปแบบโมดูลัสของซีเกลดูเพิ่มเติม ที่ วาไรตี้ชิมูระ

János KollárและNicholas Shepherd-Barronใช้เทคนิคที่เกิดขึ้นจากโปรแกรมแบบจำลองขั้นต่ำเพื่อสร้างพื้นที่โมดูลัสของวาไรตี้ประเภททั่วไปซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อพื้นที่โมดูลัส KSB [ 4 ]

เป็นที่ทราบกันดีว่าทฤษฎีโมดูลัสที่มีพฤติกรรมที่ดีนั้นไม่สามารถสร้างขึ้นได้สำหรับวาไรตี้ฟาโนทั้งหมด ภายใต้การนำของเฉินหยาง ซูการสร้างปริภูมิโมดูลัสของวาไรตี้ฟาโน ได้สำเร็จโดยการจำกัดเฉพาะวาไรตี้ K-เสถียรกลุ่มพิเศษ กล่าวคือมีโครงร่างเชิงโปรเจคทีฟที่กำหนดพารามิเตอร์วาไรตี้ฟาโน K-โพลีสเตเบิล ซึ่งเป็นปริภูมิโมดูลัสที่ดีของสแต็กโมดูลัสที่กำหนดพารามิเตอร์วาไรตี้ฟาโน K-เซมิสเตเบิล

การสร้างพื้นที่โมดูลัสของ วาไรตี้ Calabi-Yauเป็นปัญหาเปิดที่สำคัญ และมีเพียงกรณีพิเศษ เช่น พื้นที่โมดูลัสของพื้นผิว K3หรือวาไรตี้อาเบล เท่านั้น ที่เข้าใจ[ 5 ]

โมดูลัสของมัดเวกเตอร์

ปัญหาโมดูลัสที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือการ ทำความเข้าใจเรขาคณิตของ (สแต็กย่อยต่างๆ ของ) สแต็กโมดูลัส Vect ( X ) ของบันเดิลเวกเตอร์ อันดับ n บนวาไรตีพีชคณิตX ที่กำหนดไว้ [ 6 ]สแต็กนี้ได้รับการศึกษามากที่สุดเมื่อXเป็นมิติเดียว และโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อ n เท่ากับหนึ่ง ในกรณีนี้ พื้นที่โมดูลัสหยาบคือแผนผัง Picardซึ่งเช่นเดียวกับพื้นที่โมดูลัสของเส้นโค้ง ได้รับการศึกษามาก่อนที่สแต็กจะถูกคิดค้นขึ้น เมื่อบันเดิลมีอันดับ 1 และดีกรีศูนย์ การศึกษาพื้นที่โมดูลัสหยาบคือการศึกษา วาไร ตีJacobian

ในการประยุกต์ใช้กับฟิสิกส์พบว่าจำนวนโมดูลัสของเวกเตอร์บันเดิลและปัญหาที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับจำนวนโมดูลัสของจีบันเดิลหลัก มีความสำคัญใน ทฤษฎีเก

ปริมาตรของพื้นที่โมดูลัส

เส้นทาง จีโอเดสิกอย่างง่ายและปริมาตรไวล์-ปีเตอร์สันของปริภูมิโมดูลัสของพื้นผิวรีมันน์ที่มีขอบเขต

วิธีการสร้างปริภูมิโมดูลัส

การกำหนดปัญหาโมดูลัสและการนิยามปริภูมิโมดูลัสในแง่ของฟังก์ชันโมดูลัส (หรือโดยทั่วไปคือหมวดหมู่ที่จัดเรียงตามกรุปอยด์ ) และปริภูมิที่ (เกือบ) แทนฟังก์ชันโมดูลัสในปัจจุบันนั้น มีที่มาจาก Grothendieck (1960/61) ซึ่งเขาได้อธิบายกรอบการทำงานทั่วไป แนวทาง และปัญหาหลักโดยใช้ปริภูมิTeichmüllerในเรขาคณิตวิเคราะห์เชิงซ้อนเป็นตัวอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การบรรยายจะอธิบายวิธีการทั่วไปในการสร้างปริภูมิโมดูลัสโดยการ ทำให้ ปัญหาโมดูลัสที่กำลังพิจารณามีความแข็งแกร่ง ขึ้นก่อน

กล่าวให้แม่นยำยิ่งขึ้น การมีอยู่ของออโตมอร์ฟิซึมที่ไม่ธรรมดาของวัตถุที่กำลังถูกจำแนกประเภท ทำให้ไม่สามารถมีปริภูมิโมดูลัสละเอียดได้ อย่างไรก็ตาม มักเป็นไปได้ที่จะพิจารณาปัญหาโมดูลัสที่ดัดแปลงแล้วของการจำแนกประเภทวัตถุเดิมพร้อมกับข้อมูลเพิ่มเติม ซึ่งเลือกในลักษณะที่เอกลักษณ์เป็นออโตมอร์ฟิซึมเดียวที่เคารพข้อมูลเพิ่มเติมด้วย ด้วยการเลือกข้อมูลที่ทำให้แข็งตัวอย่างเหมาะสม ปัญหาโมดูลัสที่ดัดแปลงแล้วจะมีปริภูมิโมดูลัส (ละเอียด) Tซึ่งมักอธิบายว่าเป็นซับสกีมของสกีมฮิลเบิร์ ต หรือสกีมควอต ที่เหมาะสม ยิ่งไปกว่านั้น ข้อมูลที่ทำให้แข็งตัวจะถูกเลือกเพื่อให้สอดคล้องกับบันเดิลหลักที่มีกลุ่มโครงสร้างพีชคณิตGดังนั้นจึงสามารถย้อนกลับจากปัญหาที่แข็งตัวไปสู่ปัญหาเดิมได้โดยการหารด้วยการกระทำของGและปัญหาของการสร้างปริภูมิโมดูลัสจะกลายเป็นปัญหาของการค้นหาสกีม (หรือปริภูมิทั่วไปมากกว่า) ที่เป็น (ในความหมายที่แข็งแกร่งอย่างเหมาะสม) ผลหาร T / GของTด้วยการกระทำของGโดยทั่วไปแล้ว ปัญหาสุดท้ายนี้ไม่มีคำตอบ อย่างไรก็ตาม ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขโดย ทฤษฎีความคงที่ทาง เรขาคณิต (GIT) ที่ก้าวล้ำ ซึ่งพัฒนาโดยเดวิด มัมฟอร์ดในปี 1965 โดยแสดงให้เห็นว่าภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม ผลหารนั้นมีอยู่จริง

เพื่อให้เข้าใจว่าสิ่งนี้อาจทำงานได้อย่างไร ลองพิจารณาปัญหาของการกำหนดพารามิเตอร์ให้กับเส้นโค้งเรียบที่มีจีนัสg > 2 เส้นโค้งเรียบพร้อมกับระบบเชิงเส้นสมบูรณ์ที่มีดีกรีd > 2g นั้นเทียบเท่ากับสับสกีมหนึ่งมิติแบบปิดของปริภูมิเชิงโปรเจกทีฟ Pd −gดังนั้น ปริภูมิโมดูลัสของเส้นโค้งเรียบและระบบเชิงเส้น (ที่ตรงตามเกณฑ์บางประการ) อาจถูกฝังอยู่ในสกีมฮิลเบิร์ตของปริภูมิเชิงโปรเจกทีฟที่มีมิติสูงเพียงพอ ตำแหน่งHในสกีมฮิลเบิร์ตนี้มีการกระทำของ PGL( n ) ซึ่งผสมองค์ประกอบของระบบเชิงเส้น ดังนั้น ปริภูมิโมดูลัสของเส้นโค้งเรียบจึงถูกกู้คืนเป็นผลหารของHโดยกลุ่มเชิงเส้นทั่วไปเชิงโปรเจกทีฟ

แนวทางทั่วไปอีกประการหนึ่งนั้นเกี่ยวข้องกับไมเคิล อาร์ติน เป็นหลัก แนวคิดในที่นี้คือการเริ่มต้นด้วยวัตถุประเภทที่จะจัดประเภทและศึกษาทฤษฎีการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง ของมัน ซึ่งหมายถึงการสร้างการเปลี่ยนแปลงรูปร่างแบบอนันต์ ก่อน จากนั้นจึงใช้ทฤษฎีบท การเป็นตัวแทนเพื่อนำสิ่งเหล่านี้มารวมกันเป็นวัตถุบนฐานที่เป็นทางการ ต่อมา การใช้ทฤษฎีบทการดำรงอยู่ที่เป็นทางการของโกรเทนดีค จะให้วัตถุประเภทที่ต้องการบนฐานซึ่งเป็นวงแหวนเฉพาะที่สมบูรณ์ วัตถุนี้สามารถประมาณได้โดยใช้ทฤษฎีบทการประมาณของอาร์ตินโดยวัตถุที่กำหนดบนวงแหวนที่สร้างขึ้นอย่างจำกัดสเปกตรัมของวงแหวนหลังนี้สามารถมองได้ว่าเป็นแผนที่พิกัดชนิดหนึ่งบนปริภูมิโมดูลัสที่ต้องการ โดยการเชื่อมต่อแผนที่เหล่านี้เข้าด้วยกันมากพอ เราสามารถครอบคลุมปริภูมิได้ แต่แผนที่จากผลรวมของสเปกตรัมของเราไปยังปริภูมิโมดูลัสโดยทั่วไปจะเป็นแบบหลายต่อหนึ่ง ดังนั้นเราจึงกำหนดความสัมพันธ์สมมูลบนสเปกตรัมก่อน โดยพื้นฐานแล้ว จุดสองจุดจะสมมูลกันหากวัตถุบนแต่ละจุดนั้นเป็นไอโซมอร์ฟิกกัน สิ่งนี้ทำให้ได้โครงร่างและความสัมพันธ์สมมูล ซึ่งเพียงพอที่จะกำหนดปริภูมิพีชคณิต (ที่จริงแล้วคือสแต็กพีชคณิตหากเราพิจารณาอย่างรอบคอบ) แม้ว่าจะไม่ใช่โครงร่างเสมอไปก็ตาม

ในวิชาฟิสิกส์

ใน วิชาฟิสิกส์บางครั้งคำว่า "ปริภูมิโมดูลัส" ถูกใช้เพื่ออ้างถึงปริภูมิโมดูลัสของค่าคาดหวังสุญญากาศของชุดฟิลด์สเกลาร์หรือปริภูมิโมดูลัสของพื้นหลังสตริง ที่เป็นไปได้

ปริภูมิโมดูลีปรากฏในฟิสิกส์ในทฤษฎีสนามเชิงทอพอโลยี ด้วยเช่นกัน โดยสามารถใช้ปริพันธ์เส้นทางของไฟน์แมนในการคำนวณจำนวนจุดตัดของปริภูมิโมดูลีเชิงพีชคณิตต่างๆ ได้

ดูเพิ่มเติม

เครื่องมือช่างก่อสร้าง

ช่องว่างโมดูลัส

  • Lurie, J. (2011). "ปัญหาโมดูลัสสำหรับสเปกตรัมวงแหวน". รายงานการประชุมนานาชาติของนักคณิตศาสตร์ 2010 (ICM 2010) . หน้า1099–1125 . doi : 10.1142/9789814324359_0088 . ISBN  978-981-4324-30-4.

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไม่มีชื่อบทความ

ใน ทางคณิตศาสตร์ โดยเฉพาะ เรขาคณิตเชิงพีชคณิต ปริภูมิ โมดูลัส คือปริภูมิเรขาคณิต (โดยปกติจะเป็น แผนผัง หรือ สแต็กเชิงพีชคณิต ) ซึ่งจุดต่างๆ แทนวัตถุเชิงพีชคณิตเรขาคณิตชนิดคงที่...

แรงจูงใจ

ทุกจุดในปริภูมิโมดูลัสสอดคล้องกับคำตอบของปัญหาทางเรขาคณิตที่กำหนดให้ คำตอบสองคำตอบที่แตกต่างกันจะสอดคล้องกับจุดเดียวกันหากคำตอบทั้งสองนั้นเป็นไอโซมอร์ฟิก (กล่าวคือ เหมือนกันทางเรขาคณิต) อาจมองได้ว่าปริภูมิโมดูลัสเป็นปริภูมิพารามิเตอร์สากลสำหรับปัญหาดังกล่าว

พื้นที่เชิงฉายและกราสส์มันน์

พื้นที่ฉายภาพจริง พี n ( อาร์ ) {\displaystyle \mathbb {P} ^{n}(\mathbb {R} )} คือปริภูมิโมดูลัสของเส้นตรงที่ผ่านจุดกำเนิดใน อาร์ n + 1 {\displaystyle \mathbb {R} ^{n+1}} ในทำนองเดียวกัน พื้นที่ฉายภาพเชิงซ้อน พี n ( ซี ) {\displaystyle \mathbb {P}...

ความหลากหลายของอาหาร

วา ไรตี้ Chow (d, P 3 ) เป็นวาไรตี้พีชคณิตเชิงโปรเจกทีฟซึ่งกำหนดพารามิเตอร์ของ เส้นโค้ง ดีกรี d ใน P 3 โดยสร้างขึ้นดังนี้ ให้ C เป็นเส้นโค้งดีกรี d ใน P 3 จากนั้นพิจารณาเส้นตรงทั้งหมดใน P 3 ที่ตัดกับเส้นโค้ง C นี่คือตัวหาร ดีกรี d D ใน G (2, 4)...