สนามระดับโลก
ในทางคณิตศาสตร์ฟิลด์ทั่วโลก เป็น ฟิลด์ประเภทหนึ่งจากสองประเภท(อีกประเภทหนึ่งคือฟิลด์เฉพาะที่ ) ซึ่งมีลักษณะเฉพาะโดยใช้การประเมินค่าหรือค่าสัมบูรณ์มีฟิลด์ ทั่วโลกสองประเภท : [ 1 ]
- ฟิลด์จำนวนพีชคณิต : ส่วนขยายจำกัดของ
- ฟิลด์ฟังก์ชันทั่วโลก : ฟิลด์ฟังก์ชันของเส้นโค้งพีชคณิตที่ไม่สามารถลดทอนได้ เหนือฟิลด์จำกัดหรือเทียบเท่ากับส่วนขยายจำกัดของฟิลด์ฟังก์ชันตรรกยะในตัวแปรเดียวเหนือฟิลด์จำกัดที่มีสมาชิก จำนวนหนึ่ง
การกำหนดลักษณะเชิงสัจพจน์ของฟิลด์เหล่านี้ผ่านทฤษฎีการประเมินค่า ได้ รับการเสนอโดยEmil Artinและ George Whaples ในช่วงทศวรรษ 1940 [ 2 ] [ 3 ]
นิยามเชิงสัจพจน์
เรากล่าวว่าฟิลด์นั้นเป็นฟิลด์สากลเมื่อมีเซตของสถานที่ (ชั้นสมมูลของค่าสัมบูรณ์บน) อยู่ซึ่งเป็นไปตามเงื่อนไขดังต่อไปนี้:
- สำหรับทุกองค์ประกอบที่ไม่เป็นศูนย์สำหรับทุกค่า ยกเว้นจำนวนจำกัดและ
- อย่างน้อยหนึ่งตำแหน่งในนั้นเป็นแบบไม่ต่อเนื่องที่มีฟิลด์เศษเหลือจำกัด หรือเป็นแบบอาร์คิมีเดียน
คำจำกัดความอย่างเป็นทางการ
มีเพียงสองประเภทของสนามเท่านั้นที่ตรงตามนิยามเชิงสัจพจน์:
- ฟิลด์จำนวนพีชคณิต
ฟิลด์จำนวนเชิงพีชคณิตFคือฟิลด์ขยายที่มี ขอบเขตจำกัด (และดังนั้นจึง เป็นฟิลด์ เชิง พีชคณิต ) ของฟิลด์จำนวนตรรกยะQดังนั้นFจึงเป็นฟิลด์ที่บรรจุQและมีมิติ จำกัด เมื่อพิจารณาว่าเป็นปริภูมิเวกเตอร์เหนือQ
- ฟิลด์ฟังก์ชันของเส้นโค้งพีชคณิตที่ไม่สามารถลดทอนได้เหนือฟิลด์จำกัด
ฟิลด์ฟังก์ชันของวาไรตี้พีชคณิตคือเซตของฟังก์ชันตรรกยะทั้งหมดบนวาไรตี้นั้น บนเส้นโค้งพีชคณิตที่ไม่สามารถลดทอนได้ (เช่น วาไรตี้หนึ่งมิติV ) เหนือฟิลด์จำกัด เรากำหนดฟังก์ชันตรรกยะบนเซตย่อยเชิงเส้นเปิดUว่าเป็นอัตราส่วนของพหุนามสองตัวในวงแหวนพิกัดเชิงเส้นของUและฟังก์ชันตรรกยะบนV ทั้งหมด ประกอบด้วยข้อมูลเฉพาะที่ซึ่งสอดคล้องกันบนจุดตัดของเซตย่อยเชิงเส้นเปิด ในทางเทคนิคแล้ว นี่เป็นการนิยามฟังก์ชันตรรกยะบนVให้เป็นฟิลด์ของเศษส่วนของวงแหวนพิกัดเชิงเส้นของเซตย่อยเชิงเส้นเปิดใดๆ เนื่องจากเซตย่อยดังกล่าวทั้งหมดมีความหนาแน่น
ความคล้ายคลึงกันระหว่างฟิลด์ทั่วโลกทั้งสองประเภท
มีความคล้ายคลึงกันในเชิงรูปแบบหลายประการระหว่างฟิลด์ทั่วโลกทั้งสองประเภท ฟิลด์ไม่ว่าจะเป็นประเภทใดก็มีคุณสมบัติที่ว่าฟิลด์เติมเต็ม ทั้งหมดของมัน เป็นฟิลด์กระชับเฉพาะที่ (ดูฟิลด์เฉพาะที่ ) ฟิลด์ทุกประเภทสามารถรับรู้ได้ว่าเป็นฟิลด์เศษส่วนของโดเมนเดเดคินด์ซึ่งไอเดียล ที่ไม่เป็นศูนย์ทุกตัว มีดัชนีจำกัด ในแต่ละกรณีจะมีสูตรผลคูณสำหรับองค์ประกอบที่ไม่เป็นศูนย์xดังนี้:
โดยที่v เปลี่ยนแปลงไปตาม ค่าการประเมินทั้งหมดของฟิลด์
ความคล้ายคลึงกันระหว่างฟิลด์ทั้งสองประเภทเป็นแรงผลักดันสำคัญในทฤษฎีจำนวนเชิงพีชคณิตแนวคิดเรื่องความคล้ายคลึงกันระหว่างฟิลด์จำนวนและพื้นผิวรีมันน์นั้นย้อนกลับไปถึงริชาร์ด เดเดคินด์และไฮน์ริช เอ็ม. เวเบอร์ในศตวรรษที่สิบเก้า ความคล้ายคลึงกันที่เข้มงวดกว่าซึ่งแสดงออกโดยแนวคิด 'ฟิลด์สากล' ซึ่งลักษณะของพื้นผิวรีมันน์ในฐานะเส้นโค้งเชิงพีชคณิตถูกแมปไปยังเส้นโค้งที่กำหนดบนฟิลด์จำกัดนั้นถูกสร้างขึ้นในช่วงทศวรรษ 1930 และถึงจุดสูงสุดในสมมติฐานรีมันน์สำหรับเส้นโค้งบนฟิลด์จำกัดซึ่งได้รับการยืนยันโดยอังเดร ไวล์ในปี 1940 คำศัพท์นี้อาจมาจากไวล์ ซึ่งเขียนหนังสือทฤษฎีจำนวนพื้นฐาน (1967) ส่วนหนึ่งเพื่อศึกษาความขนานกันนี้
โดยทั่วไปแล้ว การทำงานในกรณีของฟิลด์ฟังก์ชันจะง่ายกว่า จากนั้นจึงพยายามพัฒนาเทคนิคที่คล้ายคลึงกันในฝั่งฟิลด์จำนวน การพัฒนาทฤษฎีของอาราเคโลฟและการนำไปใช้โดยเกิร์ด ฟัลติงส์ในการพิสูจน์ข้อสันนิษฐานของมอร์เดลล์เป็นตัวอย่างที่น่าทึ่ง การเปรียบเทียบนี้ยังมีอิทธิพลต่อการพัฒนาทฤษฎีของอิวาซาวะและข้อสันนิษฐานหลักด้วย การพิสูจน์บทพิสูจน์ย่อยพื้นฐานในโครงการแลงแลนด์สยังใช้เทคนิคที่ลดกรณีฟิลด์จำนวนลงเหลือกรณีฟิลด์ฟังก์ชันด้วย
ทฤษฎีบท
ทฤษฎีบท Hasse–Minkowski
ทฤษฎีบทHasse–Minkowskiเป็นผลลัพธ์พื้นฐานในทฤษฎีจำนวนที่ระบุว่ารูปแบบกำลัง สองสองรูปแบบ บนฟิลด์ทั่วโลกจะสมมูลกันก็ต่อเมื่อรูปแบบทั้งสองนั้นสมมูลกันในระดับท้องถิ่น ณ ทุกตำแหน่งกล่าวคือ สมมูลกันเหนือการเติมเต็ม ทุกส่วน ของฟิลด์
กฎหมายการแลกเปลี่ยนของอาร์ติน
กฎการแลกเปลี่ยนของ Artin บ่งบอกถึงคำอธิบายของการ ทำให้เป็นกลุ่ม อาเบเลียน ของ กลุ่ม Galoisสัมบูรณ์ของฟิลด์ทั่วโลกKซึ่งอิงตามหลักการท้องถิ่น-ทั่วโลกของ Hasseสามารถอธิบายได้ในแง่ของโคฮอโมโลยีดังนี้:
ให้L / K เป็นส่วนขยายกาโลอิสของฟิลด์เฉพาะที่ที่มีกลุ่มกาโลอิสGกฎการแลกเปลี่ยนเฉพาะที่อธิบายถึงไอโซมอร์ฟิซึมแบบแคนอนิก
เรียกว่าสัญลักษณ์ Artin ท้องถิ่นแผนที่ความสัมพันธ์แบบผกผันท้องถิ่นหรือสัญลักษณ์เศษเหลือของบรรทัดฐาน[ 4 ] [ 5 ]
ให้L / Kเป็นส่วนขยายกาโลอิสของฟิลด์ทั่วโลก และC แทนกลุ่มคลาสอุดมคติ ของLแผนที่θ สำหรับตำแหน่งต่างๆvของKสามารถประกอบเป็นแผนที่สัญลักษณ์ทั่วโลก เดียว ได้โดยการคูณส่วนประกอบท้องถิ่นของคลาสอุดมคติ ข้อความหนึ่งของกฎการแลกเปลี่ยนของอาร์ตินคือสิ่งนี้ส่งผลให้เกิดไอโซมอร์ฟิซึมแบบแคนอนิก[ 6 ] [ 7 ]
การอ้างอิง
- ↑ Neukirch 1999 , หน้า 134, ส่วนที่ 5.
- ↑อาร์ตินและ แวปเปิล ส์ 1945
- ↑อาร์ตินและ แวปเปิล ส์ 1946
- ↑ Serre 1967 , หน้า 140.
- ↑ Serre 1979 , หน้า 197.
- ↑ Neukirch 1999 , หน้า 391.
- ↑ Neukirch 1999 , หน้า 300, ทฤษฎีบท 6.3.