กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 28 นาที

ความเสถียรของ K

ใน ทางคณิตศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เรขาคณิตเชิงอนุพันธ์ และ พีชคณิต ความเสถียร ของ K เป็น เงื่อนไขความเสถียร ทางพีชคณิต เรขาคณิต สำหรับ แมนิโฟลด์เชิงซ้อน และ วาไรตีพีชคณิตเชิงซ้อน...

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 ขนาดกะทัดรัด ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อสมมติฐานCalabi [ 3 ]การกำหนดสมมติฐานประการหนึ่งคือ แมนิโฟลด์ Kähler ขนาดกะทัดรัดX{\displaystyle X}ยอมรับเมตริก Kähler–Einstein ที่ไม่ซ้ำกัน ในคลาส1(X){\displaystyle c_{1}(X)}ในกรณีเฉพาะที่1(X)=0{\displaystyle c_{1}(X)=0}เมตริก Kähler–Einstein ดังกล่าวจะเป็นRicci flatทำให้แมนิโฟลด์เป็นแมนิโฟลด์ Calabi–Yauสมมติฐาน Calabi ได้รับการแก้ไขในกรณีที่1(X)<0{\displaystyle c_{1}(X)<0}โดยเธียร์รี อูแบงและชิง-ตุง เยาและเมื่อ1(X)=0{\displaystyle c_{1}(X)=0}โดย Yau [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]ในกรณีที่1(X)>0{\displaystyle c_{1}(X)>0}นั่นคือเมื่อX{\displaystyle X}เป็นแมนิโฟลด์ฟาโนเมตริกคาห์เลอร์-ไอน์สไตน์ไม่ได้มีอยู่เสมอไป กล่าวคือ เป็นที่ทราบกันดีจากงานของโยโซ มัตสึชิมะและอองเดร ลิชเนโรวิชว่า แมนิโฟลด์คาห์เลอร์ที่มี1(X)>0{\displaystyle c_{1}(X)>0}สามารถยอมรับเมตริก Kähler–Einstein ได้ก็ต่อเมื่อพีชคณิต Lie เท่านั้นชม0(X,ทีX){\displaystyle H^{0}(X,TX)}เป็นการลดทอน [ 7 ] [ 8 ] อย่างไรก็ตามสามารถแสดงได้อย่างง่ายดายว่าการระเบิดของระนาบเชิงซ้อนที่จุดหนึ่งบลพีซีพี2{\displaystyle {\text{Bl}}_{p}\mathbb {CP} ^{2}}เป็น Fano แต่ไม่มีพีชคณิต Lie แบบลดรูป ดังนั้นไม่ใช่ทุกแมนิโฟลด์ Fano ที่จะยอมรับเมตริก Kähler–Einstein ได้

หลังจากการแก้ไขข้อสันนิษฐานของคาลาบีสำหรับ1(X)0{\displaystyle c_{1}(X)\leq 0}ความสนใจหันไปที่ปัญหาที่เกี่ยวข้องอย่างหลวมๆ ของการค้นหาเมตริกแบบแคนอนิกบนเวกเตอร์บันเดิลเหนือแมนิโฟลด์เชิงซ้อน ในปี 1983 Donaldson ได้สร้างบทพิสูจน์ใหม่ของทฤษฎีบทNarasimhan–Seshadri [ 9 ]ตามที่ Donaldson พิสูจน์ ทฤษฎีบทนี้ระบุว่าเวกเตอร์บันเดิลโฮโลมอร์ฟิกเหนือพื้นผิวรีมัน น์แบบกระชับ จะเสถียรก็ต่อเมื่อมันสอดคล้องกับการเชื่อมต่อYang–Mills เอกภาพที่ไม่สามารถลดทอนได้ นั่นคือ การเชื่อมต่อเอกภาพที่เป็นจุดวิกฤตของฟังก์ชัน Yang–Mills

YM()=Xเอฟ2เล่ม.{\displaystyle \operatorname {YM} (\nabla )=\int _{X}\|F_{\nabla }\|^{2}\,d\operatorname {vol} .}

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 1997 Tian ได้เสนอเงื่อนไขความเสถียรดังกล่าว ซึ่งเขาเรียกว่าK-stabilityตามชื่อฟังก์ชันพลังงาน Kที่Toshiki Mabuchiนำเสนอ[ 1 ] [ 15 ] เดิมที K ย่อมาจากkineticเนื่องจากความคล้ายคลึงกันของฟังก์ชันพลังงาน K กับพลังงานจลน์ และมาจากภาษาเยอรมันkanonischซึ่งหมายถึงบันเดิลแคนอนิกคำจำกัดความของ Tian มีลักษณะเป็นเชิงวิเคราะห์ และเฉพาะเจาะจงกับกรณีของ Fano manifold หลายปีต่อมา Donaldson ได้นำเสนอเงื่อนไขเชิงพีชคณิตที่อธิบายไว้ในบทความนี้เรียกว่าK-stabilityซึ่งมีความหมายในวาไรตี้โพลาไรซ์ใดๆ และเทียบเท่ากับคำจำกัดความเชิงวิเคราะห์ของ Tian ในกรณีของวาไรตี้โพ ลาไรซ์(X,เคX){\displaystyle (X,-K_{X})}ที่ไหนX{\displaystyle X}คือฟาโน[ 2 ]

คำนิยาม

ในส่วนนี้เราจะศึกษาเกี่ยวกับจำนวนเชิงซ้อนซี{\displaystyle \mathbb {C} }แต่ประเด็นสำคัญของคำจำกัดความนั้นใช้ได้กับทุกสาขา วาไรตี้แบบโพลาไรซ์คือคู่หนึ่ง(X,แอล){\displaystyle (X,L)}ที่ไหนX{\displaystyle X}เป็นวาไรตี้พีชคณิต ที่ซับซ้อน และแอล{\displaystyle L}เป็นมัดเส้นที่กว้างขวางบนX{\displaystyle X}ความหลากหลายที่มีขั้วดังกล่าวมาพร้อมกับการฝังตัวลงในพื้นที่เชิงฉายภาพโดยใช้โครงสร้างProj

Xโครงการ0ชม0(X,แอลเค)พี(ชม0(X,แอลเค)*){\displaystyle X\cong \operatorname {Proj} \bigoplus _{r\geq 0}H^{0}\left(X,L^{kr}\right)\hookrightarrow \mathbb {P} \left(H^{0}\left(X,L^{k}\right)^{*}\right)}

ที่ไหนเค{\displaystyle k}คือจำนวนเต็มบวกใดๆ ที่มีขนาดใหญ่พอที่แอลเค{\displaystyle L^{k}}มีขนาดใหญ่มากดังนั้นความหลากหลายแบบโพลาไรซ์ทุกชนิดจึงเป็นแบบฉายภาพการเปลี่ยนตัวเลือกของกลุ่มเส้นขนาดใหญ่แอล{\displaystyle L}บนX{\displaystyle X}ส่งผลให้เกิดการฝังตัวแบบใหม่ของX{\displaystyle X}ไปสู่ปริภูมิเชิงฉายภาพที่อาจแตกต่างกัน ดังนั้น วาไรตี้แบบโพลาไรซ์จึงสามารถคิดได้ว่าเป็นวาไรตี้เชิงฉายภาพพร้อมกับการฝังตัวแบบคงที่ในปริภูมิเชิงฉายภาพบางแห่งซีพีเอ็น{\displaystyle \mathbb {CP} ^{N}}.

เกณฑ์ฮิลเบิร์ต-มัมฟอร์ด

ความเสถียรแบบ K ถูกกำหนดโดยการเปรียบเทียบกับเกณฑ์ของฮิลเบิร์ต-มัมฟอร์ดจากทฤษฎีตัวแปรทางเรขาคณิตมิติจำกัดทฤษฎีนี้อธิบายถึงความเสถียรของจุดบนวาไรตี้แบบโพลาไรซ์ ในขณะที่ความเสถียรแบบ K เกี่ยวข้องกับความเสถียรของวาไรตี้แบบโพลาไรซ์เอง

เกณฑ์ฮิลเบิร์ต-มัมฟอร์ดแสดงให้เห็นว่า เพื่อทดสอบเสถียรภาพของจุดx{\displaystyle x}ในวาไรตี้พีชคณิตเชิงโปรเจกทีฟXซีพีเอ็น{\displaystyle X\subset \mathbb {CP} ^{N}}ภายใต้การกระทำของกลุ่มพีชคณิตลดรูปจีจีแอล(เอ็น+1,ซี){\displaystyle G\subset \operatorname {GL} (N+1,\mathbb {C} )}พิจารณากลุ่มย่อยที่มีพารามิเตอร์เดียว ( 1-PS ) ก็เพียงพอแล้วจี{\displaystyle G}เพื่อดำเนินการต่อ ให้ใช้ 1-PS ของจี{\displaystyle G}, พูดλ:ซี*จี{\displaystyle \lambda :\mathbb {C} ^{*}\hookrightarrow G} และพิจารณาจุดลิมิต

x0=ลิมที0λ(ที)x.{\displaystyle x_{0}=\lim _{t\to 0}\lambda (t)\cdot x.}

นี่คือจุดคงที่ของการทำงานของ 1-PSλ{\displaystyle \lambda }และด้วยเหตุนี้เส้นจึงพาดผ่านx{\displaystyle x}ในปริภูมิเชิงเส้นตรงซีเอ็น+1{\displaystyle \mathbb {C} ^{N+1}}ถูกรักษาไว้ด้วยการกระทำของλ{\displaystyle \lambda }การกระทำของกลุ่มการคูณซี*{\displaystyle \mathbb {C} ^{*}}บน ปริภูมิเวกเตอร์หนึ่งมิติมาพร้อมกับน้ำหนักซึ่งเป็นจำนวนเต็มที่เรากำหนดให้μ(x,λ){\displaystyle \mu (x,\lambda )}โดยมีคุณสมบัติที่ว่า

λ(ที)x~=ทีμ(x,λ)x~{\displaystyle \lambda (t)\cdot {\tilde {x}}=t^{\mu (x,\lambda )}{\tilde {x}}}

สำหรับใดๆx~{\displaystyle {\tilde {x}}}ในเส้นใยเหนือx0{\displaystyle x_{0}}เกณฑ์ฮิลเบิร์ต-มัมฟอร์ดกล่าวว่า:

  • ประเด็นx{\displaystyle x}มีเสถียรภาพกึ่งเสถียรหากμ(x,λ)0{\displaystyle \mu (x,\lambda )\leq 0}สำหรับ 1-PS ทั้งหมดλ<จี{\displaystyle \lambda <G}.
  • ประเด็นx{\displaystyle x}จะมีเสถียรภาพหากμ(x,λ)<0{\displaystyle \mu (x,\lambda )<0}สำหรับ 1-PS ทั้งหมดλ<จี{\displaystyle \lambda <G}.
  • ประเด็นx{\displaystyle x}จะไม่เสถียรหากμ(x,λ)>0{\displaystyle \mu (x,\lambda )>0}สำหรับ 1-PS ใดๆλ<จี{\displaystyle \lambda <G}.

หากต้องการกำหนดนิยามของความเสถียรสำหรับวาไรตี้ เกณฑ์ของฮิลเบิร์ต-มัมฟอร์ดจึงเสนอว่าการพิจารณาการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์เดียวของวาไรตี้ก็เพียงพอแล้ว ซึ่งนำไปสู่แนวคิดของโครงสร้างทดสอบ

การกำหนดค่าการทดสอบ

เส้นใยทั่วไปของโครงสร้างทดสอบทั้งหมดมีโครงสร้างเหมือนกับเส้นใยชนิด X ในขณะที่เส้นใยตรงกลางอาจแตกต่างออกไป และอาจเป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัวด้วยซ้ำ

การกำหนดค่าทดสอบสำหรับพันธุ์ที่มีขั้ว(X,แอล){\displaystyle (X,L)}เป็นคู่(X,แอล){\displaystyle ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})}ที่ไหนX{\displaystyle {\mathcal {X}}}เป็นโครงร่างที่มีมอร์ฟิซึมแบบแบนπ:Xซี{\displaystyle \pi :{\mathcal {X}}\to \mathbb {C} } และแอล{\displaystyle {\mathcal {L}}}เป็นกลุ่มเส้นที่ค่อนข้างกว้างขวางสำหรับมอร์ฟิซึมπ{\displaystyle \pi }โดยที่:

  1. สำหรับทุกๆทีซี{\displaystyle t\in \mathbb {C} }พหุนามฮิลเบิร์ตของไฟเบอร์(Xที,แอลที){\displaystyle ({\mathcal {X}}_{t},{\mathcal {L}}_{t})}เท่ากับพหุนามฮิลเบิร์ตพี(เค){\displaystyle {\mathcal {P}}(k)}ของ(X,แอล){\displaystyle (X,L)}นี่เป็นผลมาจากความเรียบของπ{\displaystyle \pi }.
  2. มีการกระทำของซี*{\displaystyle \mathbb {C} ^{*}}เกี่ยวกับครอบครัว(X,แอล){\displaystyle ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})}ครอบคลุมการดำเนินการมาตรฐานของซี*{\displaystyle \mathbb {C} ^{*}}บนซี{\displaystyle \mathbb {C} }.
  3. สำหรับทุกคน (และทุกๆ คน)ทีซี*{\displaystyle t\in \mathbb {C} ^{*}},(Xที,แอลที)(X,แอล){\displaystyle ({\mathcal {X}}_{t},{\mathcal {L}}_{t})\cong (X,L)}ในฐานะพันธุ์ที่มีขั้ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออยู่ห่างจาก0ซี{\displaystyle 0\in \mathbb {C} }ครอบครัวนี้เป็นเรื่องเล็กน้อย:(Xที0,แอลที0)(X×ซี*,pr1*แอล){\displaystyle ({\mathcal {X}}_{t\neq 0},{\mathcal {L}}_{t\neq 0})\cong (X\times \mathbb {C} ^{*},\operatorname {pr} _{1}^{*}L)}ที่ไหนpr1:X×ซี*X{\displaystyle \operatorname {pr} _{1}:X\times \mathbb {C} ^{*}\to X}คือการฉายภาพลงบนปัจจัยแรก

เรากล่าวว่าการกำหนดค่าการทดสอบ(X,แอล){\displaystyle ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})}เป็นการกำหนดค่าผลิตภัณฑ์หากXX×ซี{\displaystyle {\mathcal {X}}\cong X\times \mathbb {C} }และการกำหนดค่าที่ไม่สำคัญหากซี*{\displaystyle \mathbb {C} ^{*}}การดำเนินการเกี่ยวกับXX×ซี{\displaystyle {\mathcal {X}}\cong X\times \mathbb {C} }เป็นเรื่องเล็กน้อยเมื่อพิจารณาจากปัจจัยแรก

ตัวแปรคงที่โดนัลด์สัน-ฟุตากิ

ในการกำหนดแนวคิดเรื่องความเสถียรในลักษณะเดียวกับเกณฑ์ของฮิลเบิร์ต-มัมฟอร์ด จำเป็นต้องมีแนวคิดเรื่องน้ำหนักμ(X,แอล){\displaystyle \mu ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})}บนเส้นใย0{\displaystyle 0}ของการกำหนดค่าการทดสอบ(X,แอล)ซี{\displaystyle ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})\to \mathbb {C} }สำหรับพันธุ์ที่มีขั้ว(X,แอล){\displaystyle (X,L)}ตามคำจำกัดความ ครอบครัวนี้มาพร้อมกับการกระทำของซี*{\displaystyle \mathbb {C} ^{*}}ครอบคลุมการกระทำบนฐาน และดังนั้นเส้นใยของการกำหนดค่าการทดสอบจึงครอบคลุม0ซี{\displaystyle 0\in \mathbb {C} }ถูกกำหนดไว้แล้ว นั่นคือ เรามีการกระทำของซี*{\displaystyle \mathbb {C} ^{*}}บนเส้นใยกลาง(X0,แอล0){\displaystyle ({\mathcal {X}}_{0},{\mathcal {L}}_{0})}โดยทั่วไปแล้ว เส้นใยกลางนี้ไม่เรียบ หรือแม้แต่มีความหลากหลาย มีหลายวิธีในการกำหนดน้ำหนักบนเส้นใยกลาง คำจำกัดความแรกกำหนดโดยใช้ตัวแปรฟูทากิแบบทั่วไปเวอร์ชันของ Ding-Tian [ 1 ]คำจำกัดความนี้เป็นเรขาคณิตเชิงอนุพันธ์และเกี่ยวข้องโดยตรงกับปัญหาการมีอยู่จริงในเรขาคณิต Kähler คำจำกัดความเชิงพีชคณิตกำหนดโดยใช้ตัวแปร Donaldson-Futaki และน้ำหนัก CM ที่กำหนดโดยสูตรการตัดกัน

ตามนิยามแล้ว การกระทำของซี*{\displaystyle \mathbb {C} ^{*}}ในแผนการแบ่งขั้วนั้นมาพร้อมกับการกระทำของซี*{\displaystyle \mathbb {C} ^{*}}บนมัดเส้นที่กว้างขวางแอล0{\displaystyle {\mathcal {L}}_{0}}และด้วยเหตุนี้จึงก่อให้เกิดการกระทำต่อปริภูมิเวกเตอร์ชม0(X0,แอล0เค){\displaystyle H^{0}({\mathcal {X}}_{0},{\mathcal {L}}_{0}^{k})}สำหรับจำนวนเต็มทั้งหมดเค0{\displaystyle k\geq 0}การกระทำของซี*{\displaystyle \mathbb {C} ^{*}}บนปริภูมิเวกเตอร์เชิงซ้อนวี{\displaystyle V}ทำให้เกิดการแยกส่วนผลรวมโดยตรงวี=วี1วีn{\displaystyle V=V_{1}\oplus \cdots \oplus V_{n}}เข้าไปในช่องว่างน้ำหนักโดยที่แต่ละช่องวีฉัน{\displaystyle V_{i}}เป็นปริภูมิย่อยหนึ่งมิติของวี{\displaystyle V}และการกระทำของซี*{\displaystyle \mathbb {C} ^{*}}เมื่อถูกจำกัดไว้วีฉัน{\displaystyle V_{i}}มีน้ำหนักฉัน{\displaystyle w_{i}}กำหนดให้น้ำหนักรวมของการกระทำเป็นจำนวนเต็ม=1++n{\displaystyle w=w_{1}+\cdots +w_{n}}นี่เท่ากับน้ำหนักของการกระทำที่เกิดขึ้นซี*{\displaystyle \mathbb {C} ^{*}}บนปริภูมิเวกเตอร์หนึ่งมิติnวี{\textstyle \bigwedge ^{n}V}ที่ไหนn=มืดวี{\displaystyle n=\dim V}.

กำหนดฟังก์ชันน้ำหนักของการกำหนดค่าการทดสอบ(X,แอล){\displaystyle ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})}เพื่อเป็นฟังก์ชัน(เค){\displaystyle w(k)}ที่ไหน(เค){\displaystyle w(k)}คือน้ำหนักรวมของซี*{\displaystyle \mathbb {C} ^{*}}การกระทำบนปริภูมิเวกเตอร์ชม0(X0,แอล0เค){\displaystyle H^{0}({\mathcal {X}}_{0},{\mathcal {L}}_{0}^{k})}สำหรับจำนวนเต็มที่ไม่เป็นลบแต่ละจำนวนเค0{\displaystyle k\geq 0}ในขณะที่ฟังก์ชันนั้น(เค){\displaystyle w(k)}ไม่ใช่พหุนามโดยทั่วไป มันกลายเป็นพหุนามดีกรีn+1{\displaystyle n+1}สำหรับทุกคนเค>เค00{\displaystyle k>k_{0}\gg 0}สำหรับจำนวนเต็มคงที่บางค่าเค0{\displaystyle k_{0}}, ที่ไหนn=มืดX{\displaystyle n=\dim X}สิ่งนี้สามารถเห็นได้โดยใช้ทฤษฎีบทรีมันน์-รอชแบบสมมาตร โปรดจำไว้ว่าพหุนามฮิลเบิร์ตพี(เค){\displaystyle {\mathcal {P}}(k)}ตรงตามความเท่าเทียมกันพี(เค)=มืดชม0(X,แอลเค)=มืดชม0(X0,แอล0เค){\displaystyle {\mathcal {P}}(k)=\dim H^{0}(X,L^{k})=\dim H^{0}({\mathcal {X}}_{0},{\mathcal {L}}_{0}^{k})}สำหรับทุกคนเค>เค10{\displaystyle k>k_{1}\gg 0}สำหรับจำนวนเต็มคงที่บางค่าเค1{\displaystyle k_{1}}และเป็นพหุนามดีกรีn{\displaystyle n}สำหรับเรื่องดังกล่าวเค0{\displaystyle k\gg 0}ให้เราเขียนกันเถอะ

พี(เค)=เอ0เคn+เอ1เคn1+โอ(เคn2),(เค)=0เคn+1+1เคn+โอ(เคn1).{\displaystyle {\mathcal {P}}(k)=a_{0}k^{n}+a_{1}k^{n-1}+O(k^{n-2}),\quad w(k)=b_{0}k^{n+1}+b_{1}k^{n}+O(k^{n-1}).}

ค่าคง ที่โดนัลด์สัน-ฟุตากิของการกำหนดค่าการทดสอบ(X,แอล){\displaystyle ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})}เป็นจำนวนตรรกยะ

ดีเอฟ(X,แอล)=0เอ11เอ0เอ02.{\displaystyle \operatorname {DF} ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})={\frac {b_{0}a_{1}-b_{1}a_{0}}{a_{0}^{2}}}.}

โดยเฉพาะอย่างยิ่งดีเอฟ(X,แอล)=เอฟ1{\displaystyle \operatorname {DF} ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})=-f_{1}}ที่ไหนเอฟ1{\displaystyle f_{1}}เป็นพจน์อันดับแรกในการขยาย

(เค)เคพี(เค)=เอฟ0+เอฟ1เค1+โอ(เค2).{\displaystyle {\frac {w(k)}{k{\mathcal {P}}(k)}}=f_{0}+f_{1}k^{-1}+O(k^{-2}).}

ค่าคงที่ของ Donaldson-Futaki จะไม่เปลี่ยนแปลงหากแอล{\displaystyle L}ถูกแทนที่ด้วยพลังงานบวกแอล{\displaystyle L^{r}}ดังนั้นในเอกสารทางวิชาการจึงมักมีการกล่าวถึงเสถียรภาพ K โดยใช้คิว{\displaystyle \mathbb {Q} }- มัดเส้น

เป็นไปได้ที่จะอธิบายค่าคงที่ Donaldson-Futaki ในแง่ของทฤษฎีการตัดกันและนี่คือแนวทางที่ Tian ใช้ในการกำหนดน้ำหนัก CM [ 1 ]การกำหนดค่าทดสอบใดๆ(X,แอล){\displaystyle ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})}ยอมรับการอัดแน่นตามธรรมชาติ(X¯,แอล¯){\displaystyle ({\bar {\mathcal {X}}},{\bar {\mathcal {L}}})}เกินพี1{\displaystyle \mathbb {P} ^{1}}(เช่น ดู[ 16 ] [ 17 ] ) จากนั้นน้ำหนัก CM จะถูกกำหนดโดย

ซีเอ็ม(X,แอล)=12(n+1)แอลn(μn(แอล¯)n+1+(n+1)เคX¯/พี1(แอล¯)n){\displaystyle CM({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})={\frac {1}{2(n+1)\cdot L^{n}}}\left(\mu \cdot n{({\bar {\mathcal {L}}})}^{n+1}+(n+1){K}_{{\bar {\mathcal {X}}}/{\mathbb {P} }^{1}}\cdot {({\bar {\mathcal {L}}})}^{n}\right)}

ที่ไหนμ=แอลn1เคXแอลn{\displaystyle \mu =-{\frac {L^{n-1}\cdot K_{X}}{L^{n}}}}นิยามนี้โดยใช้สูตรการตัดกัน มักถูกนำมาใช้ในเรขาคณิตเชิงพีชคณิตในปัจจุบัน

เป็นที่ทราบกันว่าดีเอฟ(X,แอล){\displaystyle \operatorname {DF} ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})}สอดคล้องกับซีเอ็ม(X,แอล){\displaystyle \operatorname {CM} ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})}ดังนั้นเราจึงสามารถรับน้ำหนักได้μ(X,แอล){\displaystyle \mu ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})}จะเป็นอย่างใดอย่างหนึ่งดีเอฟ(X,แอล){\displaystyle \operatorname {DF} ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})}หรือซีเอ็ม(X,แอล){\displaystyle \operatorname {CM} ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})}น้ำหนักμ(X,แอล){\displaystyle \mu ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})}สามารถแสดงได้ในรูปของฟอร์ม Chow และไฮเปอร์ดิสคริมิแนนท์[ 18 ] ในกรณีของแมนิโฟลด์ Fano มีการตีความน้ำหนักในแง่ของสิ่งใหม่เบต้า{\displaystyle \beta }-ไม่เปลี่ยนแปลงตามการประเมินค่าที่พบโดย 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 ]

สำหรับการกำหนดค่าทดสอบ(X,แอล){\displaystyle ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})}กำหนดบรรทัดฐานดังต่อไปนี้ ให้เอเค{\displaystyle A_{k}}เป็น ตัวสร้าง อนันต์ของซี*{\displaystyle \mathbb {C} ^{*}}การกระทำบนปริภูมิเวกเตอร์ชม0(X,แอลเค){\displaystyle H^{0}(X,L^{k})}. แล้วท.(เอเค)=(เค){\displaystyle \operatorname {Tr} (A_{k})=w(k)}ในทำนองเดียวกันกับพหุนาม(เค){\displaystyle w(k)}และพี(เค){\displaystyle {\mathcal {P}}(k)}ฟังก์ชันท.(เอเค2){\displaystyle \operatorname {Tr} (A_{k}^{2})}เป็นพหุนามสำหรับจำนวนเต็มที่มากพอเค{\displaystyle k}ในกรณีของระดับนี้n+2{\displaystyle n+2}ให้เราเขียนการขยายความดังนี้

ท.(เอเค2)=0เคn+2+โอ(เคn+1).{\displaystyle \operatorname {Tr} (A_{k}^{2})=c_{0}k^{n+2}+O(k^{n+1}).}

มาตรฐาน ของการกำหนด ค่าการทดสอบถูกกำหนดโดยนิพจน์

(X,แอล)2=002เอ0.{\displaystyle \|({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})\|^{2}=c_{0}-{\frac {b_{0}^{2}}{a_{0}}}.}

ตามหลักการเปรียบเทียบกับเกณฑ์ของฮิลเบิร์ต-มัมฟอร์ด เมื่อเข้าใจถึงการเสียรูป (การกำหนดค่าทดสอบ) และน้ำหนักบนเส้นใยกลาง (ค่าคงที่ของโดนัลด์สัน-ฟูทากิ) แล้ว ก็สามารถกำหนดเงื่อนไขความเสถียรที่เรียกว่าความเสถียรแบบ Kได้

อนุญาต(X,แอล){\displaystyle (X,L)}เป็นวาไรตี้พีชคณิตแบบโพลาไรซ์ เรากล่าวว่า(X,แอล){\displaystyle (X,L)}เป็น:

  • K-กึ่งเสถียรถ้าμ(X,แอล)0{\displaystyle \operatorname {\mu } ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})\geq 0}สำหรับการกำหนดค่าการทดสอบทั้งหมด(X,แอล){\displaystyle ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})}สำหรับ(X,แอล){\displaystyle (X,L)}.
  • K-เสถียรถ้าμ(X,แอล)0{\displaystyle \operatorname {\mu } ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})\geq 0}สำหรับการกำหนดค่าการทดสอบทั้งหมด(X,แอล){\displaystyle ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})}สำหรับ(X,แอล){\displaystyle (X,L)}และนอกจากนี้μ(X,แอล)>0{\displaystyle \operatorname {\mu } ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})>0}เมื่อใดก็ตาม(X,แอล)>0{\displaystyle \|({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})\|>0}.
  • K-polystableถ้า(X,แอล){\displaystyle (X,L)}เป็น K-semistable และนอกจากนี้เมื่อใดก็ตามที่μ(X,แอล)=0{\displaystyle \operatorname {\mu } ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})=0}การกำหนดค่าการทดสอบ(X,แอล){\displaystyle ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})}เป็นการกำหนดค่าผลิตภัณฑ์
  • 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 FanoX{\displaystyle X}ยอมรับเมตริก Kähler–Einstein ในคลาสของ1(X){\displaystyle c_{1}(X)}ก็ต่อเมื่อคู่ดังกล่าว(X,เคX){\displaystyle (X,-K_{X})}เป็น K-polystable

เฉิน โดนัลด์สัน และซุน อ้างว่าการอ้างสิทธิ์ลำดับความสำคัญที่เท่าเทียมกันของเทียนในการพิสูจน์นั้นไม่ถูกต้อง และพวกเขากล่าวหาเขาว่าประพฤติมิชอบทางวิชาการ[]เทียนได้โต้แย้งข้อกล่าวอ้างของพวกเขา[]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 : วาไรตี้โพลาไรซ์เรียบ(X,แอล){\displaystyle (X,L)}ยอมรับเมตริกคาห์เลอร์ที่มีความโค้งสเกลาร์คงที่ในคลาสของ1(แอล){\displaystyle c_{1}(L)}ก็ต่อเมื่อคู่ดังกล่าว(X,แอล){\displaystyle (X,L)}เป็น K-polystable

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+1{\displaystyle +1}ในกรณีของเส้นตรงเชิงโปรเจกทีฟซีพี1{\displaystyle \mathbb {CP} ^{1}},0{\displaystyle 0}ในกรณีของเส้นโค้งวงรีหรือ1{\displaystyle -1}ในกรณีของพื้นผิวรีมันน์ขนาดกะทัดรัดที่มีจีนัสจี>1{\displaystyle g>1}.

พันธุ์ฟาโน

สภาพแวดล้อมที่แอล=เคX{\displaystyle L=-K_{X}}เพียงพอแล้วเพื่อให้X{\displaystyle X}แมนิโฟลด์ฟาโนมีความสำคัญเป็นพิเศษ และในบริบทนั้นมีเครื่องมือมากมายที่ใช้ในการตรวจสอบเสถียรภาพ K ของวาไรตี้ฟาโน ตัวอย่างเช่น การใช้เทคนิคทางพีชคณิตล้วนๆ สามารถพิสูจน์ได้ว่าไฮเปอร์เซอร์เฟซของเฟอร์มาต์ทั้งหมด

เอฟn,={zซีพีn+1z0+zn+1=0}ซีพีn+1{\displaystyle F_{n,d}=\{z\in \mathbb {CP} ^{n+1}\mid z_{0}^{d}+\cdots z_{n+1}^{d}=0\}\subset \mathbb {CP} ^{n+1}}

เป็นพันธุ์ Fano ที่เสถียร K สำหรับ3n+1{\displaystyle 3\leq d\leq n+1}[ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]

พันธุ์ทอริก

ความเสถียรของ K ได้รับการแนะนำครั้งแรกโดย Donaldson ในบริบทของวาไรตี้ทอริก [ 2 ] ในการตั้งค่าทอริก คำจำกัดความที่ซับซ้อนหลายอย่างของความเสถียรของ K สามารถลดรูปให้เหลือเพียงข้อมูลบนโพลีโทปโมเมนต์ได้พี{\displaystyle P}ของชนิดทอริกแบบโพลาไรซ์(Xพี,แอลพี){\displaystyle (X_{P},L_{P})}ก่อนอื่นเป็นที่ทราบกันว่าในการทดสอบเสถียรภาพ K นั้น เพียงพอที่จะพิจารณาการกำหนดค่าทดสอบแบบทอริกซึ่งปริภูมิทั้งหมดของการกำหนดค่าทดสอบก็เป็นวาไรตีแบบทอริกเช่นกัน การกำหนดค่าทดสอบแบบทอริกใดๆ ก็ตามสามารถอธิบายได้อย่างสวยงามด้วยฟังก์ชันนูนบนโพลีโทปโมเมนต์ และโดนัลด์สันได้กำหนดเสถียรภาพ K สำหรับฟังก์ชันนูนดังกล่าวไว้แต่เดิม หากการกำหนดค่าทดสอบแบบทอริก(X,แอล){\displaystyle ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})}สำหรับ(Xพี,แอลพี){\displaystyle (X_{P},L_{P})}กำหนดโดยฟังก์ชันนูนเอฟ{\displaystyle f}บนพี{\displaystyle P}ดังนั้นค่าคงที่ของ Donaldson-Futaki สามารถเขียนได้ดังนี้

ดีเอฟ(X,แอล)=12แอล(เอฟ)=12(พีเอฟσเอพีเอฟμ),{\displaystyle \operatorname {DF} ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})={\frac {1}{2}}{\mathcal {L}}(f)={\frac {1}{2}}\left(\int _{\partial P}f\,d\sigma -a\int _{P}f\,d\mu \right),}

ที่ไหนμ{\displaystyle d\mu }ค่าการวัดของเลเบสก์คือค่าบนพี{\displaystyle P},σ{\displaystyle d\sigma }คือการวัดมาตรฐานบนขอบเขตของพี{\displaystyle P}เกิดขึ้นจากคำอธิบายว่าเป็นรูปทรงหลายเหลี่ยมโมเมนต์ (ถ้าขอบของพี{\displaystyle P}กำหนดโดยอสมการเชิงเส้นชม.(x)เอ{\displaystyle h(x)\leq a}สำหรับฟังก์ชันเชิงเส้นแอฟฟิน h บางตัวบนอาร์n{\displaystyle \mathbb {R} ^{n}}ถ้าสัมประสิทธิ์เป็นจำนวนเต็มแล้วμ=±ชม.σ{\displaystyle d\mu =\pm dh\wedge d\sigma }), และเอ=เล่มที่(พี,σ)/เล่มที่(พี,μ){\displaystyle a=\operatorname {Vol} (\partial P,d\sigma )/\operatorname {Vol} (P,d\mu )}นอกจากนี้ มาตรฐานของการกำหนดค่าการทดสอบยังสามารถกำหนดได้โดย

(X,แอล)=เอฟเอฟ¯แอล2,{\displaystyle \left\|({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})\right\|=\left\|f-{\bar {f}}\right\|_{L^{2}},}

ที่ไหนเอฟ¯{\displaystyle {\bar {f}}}คือค่าเฉลี่ยของเอฟ{\displaystyle f}บนพี{\displaystyle P}ในส่วนที่เกี่ยวกับμ{\displaystyle d\mu }.

โดนัลด์สันได้แสดงให้เห็นว่า สำหรับพื้นผิวทอริก การทดสอบฟังก์ชันนูนที่มีรูปแบบเรียบง่ายเป็นพิเศษก็เพียงพอแล้ว เรากล่าวว่าฟังก์ชันนูนบนพี{\displaystyle P}เรียกว่าเป็นฟังก์ชันเชิงเส้นแบบแบ่งช่วงถ้าสามารถเขียนให้อยู่ในรูปค่าสูงสุดได้เอฟ=สูงสุด(ชม.1,,ชม.n){\displaystyle f=\max(h_{1},\dots ,h_{n})}สำหรับฟังก์ชันเชิงเส้นแอฟฟินบางประเภทชม.1,,ชม.n{\displaystyle h_{1},\dots ,h_{n}}โปรดสังเกตว่าตามนิยามของค่าคงที่เอ{\displaystyle a}ตัวแปรคงที่ของโดนัลด์สัน-ฟุตากิแอล(เอฟ){\displaystyle {\mathcal {L}}(f)}จะไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การบวกฟังก์ชันเชิงเส้นแบบแอฟฟิน ดังนั้นเราจึงสามารถเลือกหนึ่งในนั้นได้เสมอชม.ฉัน{\displaystyle h_{i}}ให้เป็นฟังก์ชันคงที่0{\displaystyle 0}เรากล่าวว่าฟังก์ชันนูนเป็นฟังก์ชันเชิงเส้นแบบแบ่งส่วนอย่างง่ายหากเป็นฟังก์ชันที่มีค่าสูงสุดสองค่า และดังนั้นจึงกำหนดโดยเอฟ=สูงสุด(0,ชม.){\displaystyle f=\max(0,h)}สำหรับฟังก์ชันเชิงเส้นแอฟฟินบางฟังก์ชันชม.{\displaystyle h}และเป็นเชิงเส้นแบบแบ่งส่วนเชิงตรรกะอย่างง่ายถ้าชม.{\displaystyle h}มีสัมประสิทธิ์เชิงตรรกะ ดอนัลด์สันแสดงให้เห็นว่าสำหรับพื้นผิวทอริก การทดสอบเสถียรภาพ K โดยใช้ฟังก์ชันเชิงเส้นแบบแบ่งส่วนเชิงตรรกะอย่างง่ายก็เพียงพอแล้ว ผลลัพธ์ดังกล่าวมีประสิทธิภาพมาก เนื่องจากสามารถคำนวณค่าคงที่ของดอนัลด์สัน-ฟูทากิของการกำหนดค่าทดสอบอย่างง่ายดังกล่าวได้อย่างง่ายดาย และด้วยเหตุนี้จึงสามารถกำหนดได้ด้วยวิธีการคำนวณว่าพื้นผิวทอริกที่กำหนดมีเสถียรภาพ K หรือไม่

ตัวอย่างหนึ่งของแมนิโฟลด์ที่ไม่เสถียรแบบ K คือพื้นผิวทอริกเอฟ1=บล0ซีพี2{\displaystyle \mathbb {F} _{1}=\operatorname {Bl} _{0}\mathbb {CP} ^{2}}พื้นผิว Hirzebruchแรกซึ่งเป็นการขยายระนาบเชิงซ้อนแบบโปรเจคทีฟที่จุดหนึ่ง โดยสัมพันธ์กับโพลาไรเซชันที่กำหนดโดยแอล=12(π*โอ(2)อี){\textstyle L={\frac {1}{2}}(\pi ^{*}{\mathcal {O}}(2)-E)}, ที่ไหนπ:เอฟ1ซีพี2{\displaystyle \pi :\mathbb {F} _{1}\to \mathbb {CP} ^{2}} คือการระเบิดและอี{\displaystyle E}ตัวหารพิเศษ

โพลีโทป โมเมนต์ ของ พื้นผิว Hirzebruchแรก

มาตรการσ{\displaystyle d\sigma }บนพื้นผิวขอบแนวนอนและแนวตั้งของรูปทรงหลายเหลี่ยมนั้นเป็นเพียงx{\displaystyle dx}และy{\displaystyle dy}บนพื้นผิวแนวทแยงx+y=2{\displaystyle x+y=2}การวัดนี้กำหนดโดย(xy)/2{\displaystyle (dx-dy)/2}พิจารณาฟังก์ชันนูนเอฟ(x,y)=x+y{\displaystyle f(x,y)=x+y}บนรูปทรงหลายเหลี่ยมนี้ จากนั้น

พีเอฟμ=116,พีเอฟσ=6,{\displaystyle \int _{P}f\,d\mu ={\frac {11}{6}},\qquad \int _{\partial P}f\,d\sigma =6,}

และ

เล่มที่(พี,μ)=32,เล่มที่(พี,σ)=5,{\displaystyle \operatorname {Vol} (P,d\mu )={\frac {3}{2}},\qquad \operatorname {Vol} (\partial P,d\sigma )=5,}

ดังนั้น

แอล(เอฟ)=6559=19<0,{\displaystyle {\mathcal {L}}(f)=6-{\frac {55}{9}}=-{\frac {1}{9}}<0,}

และด้วยเหตุนี้ พื้นผิว Hirzebruch แรกจึงเกิดขึ้นเอฟ1{\displaystyle \mathbb {F} _{1}}คือ K-unstable

แนวคิดทางเลือก

ความเสถียรของฮิลเบิร์ตและชอว์

เสถียรภาพ K เกิดขึ้นจากความคล้ายคลึงกับเกณฑ์ของฮิลเบิร์ต-มัมฟอร์ดสำหรับทฤษฎีตัวแปรทางเรขาคณิตในมิติจำกัด เป็นไปได้ที่จะใช้ทฤษฎีตัวแปรทางเรขาคณิตโดยตรงเพื่อหาแนวคิดอื่นๆ เกี่ยวกับเสถียรภาพสำหรับวาไรตี้ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับเสถียรภาพ K

ลองใช้พันธุ์ที่มีขั้วดู(X,แอล){\displaystyle (X,L)}ด้วยพหุนามฮิลเบิร์ตพี{\displaystyle {\mathcal {P}}}และแก้ไข>0{\displaystyle r>0}โดยที่แอล{\displaystyle L^{r}}กว้างขวางมากโดยมีโคฮอโมโลยีระดับสูงที่หายไป คู่(X,แอล){\displaystyle (X,L^{r})}จากนั้นสามารถระบุจุดในแผนผังฮิลเบิร์ตของแผนผังย่อยของพีพี()1{\displaystyle \mathbb {P} ^{{\mathcal {P}}(r)-1}}ด้วยพหุนามฮิลเบิร์ตพี(เค)=พี(เค){\displaystyle {\mathcal {P}}'(K)={\mathcal {P}}(Kr)}.

แผนผังฮิลเบิร์ตนี้สามารถฝังลงในปริภูมิเชิงโปรเจกทีฟได้ในฐานะแผนผังย่อยของกราสส์มันน์ (ซึ่งเป็นเชิงโปรเจกทีฟผ่านการฝังแบบพลือกเกอร์ ) กลุ่มเชิงเส้นทั่วไปจีแอล(พี(),ซี){\displaystyle \operatorname {GL} ({\mathcal {P}}(r),\mathbb {C} )}การกระทำนี้เกิดขึ้นบนโครงร่างฮิลเบิร์ต และจุดสองจุดในโครงร่างฮิลเบิร์ตจะเทียบเท่ากันก็ต่อเมื่อวาไรตี้โพลาไรซ์ที่สอดคล้องกันนั้นเป็นไอโซมอร์ฟิกกัน ดังนั้นจึงสามารถใช้ทฤษฎีตัวแปรทางเรขาคณิตสำหรับการกระทำของกลุ่มนี้เพื่อให้ได้แนวคิดเรื่องความเสถียร การสร้างนี้ขึ้นอยู่กับการเลือก>0{\displaystyle r>0}ดังนั้นจึงกล่าวได้ว่าวาไรตี้แบบโพลาไรซ์มีเสถียรภาพแบบฮิลเบิร์ตเชิงอะซิมโทติกหากมีเสถียรภาพเมื่อเทียบกับการฝังตัวนี้สำหรับทุก ๆ>00{\displaystyle r>r_{0}\gg 0}มีขนาดใหญ่พอสมควร สำหรับค่าคงที่บางค่า0{\displaystyle r_{0}}.

มีการฝังตัวเชิงโปรเจคทีฟอีกแบบหนึ่งของฮิลเบิร์ตสกีมที่เรียกว่าการฝังตัวแบบโชว์ ซึ่งให้การแปลงเชิงเส้นที่แตกต่างกันของฮิลเบิร์ตสกีม และด้วยเหตุนี้จึงมีเงื่อนไขเสถียรภาพที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงสามารถกำหนดเสถียรภาพแบบโชว์เชิงอะซิมโทติก ได้ในทำนองเดียวกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งน้ำหนักแบบโชว์สำหรับค่าคงที่>0{\displaystyle r>0}สามารถคำนวณได้ดังนี้

โจว(X,แอล)=0เอ0()พี(){\displaystyle \operatorname {Chow} _{r}({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})={\frac {rb_{0}}{a_{0}}}-{\frac {w(r)}{{\mathcal {P}}(r)}}}

สำหรับ{\displaystyle r}มีขนาดใหญ่เพียงพอ[ 46 ]ต่างจากค่าคงที่ Donaldson-Futaki น้ำหนัก Chow จะเปลี่ยนแปลงหากมัดเส้นแอล{\displaystyle L}ถูกแทนที่ด้วยพลังงานบางอย่างแอลเค{\displaystyle L^{k}}อย่างไรก็ตาม จากการแสดงออกนั้น

โจวเค(X,แอลเค)=เค0เอ0(เค)พี(เค){\displaystyle \operatorname {Chow} _{rk}({\mathcal {X}},{\mathcal {L^{k}}})={\frac {krb_{0}}{a_{0}}}-{\frac {w(kr)}{{\mathcal {P}}(kr)}}}

สังเกตได้ว่า

ดีเอฟ(X,แอล)=ลิมเคโจวเค(X,แอลเค),{\displaystyle \operatorname {DF} ({\mathcal {X}},{\mathcal {L}})=\lim _{k\to \infty }\operatorname {Chow} _{rk}({\mathcal {X}},{\mathcal {L^{k}}}),}

ดังนั้น เสถียรภาพ K จึงเป็นขีดจำกัดของเสถียรภาพ Chow ในแง่หนึ่ง เมื่อพิจารณาจากมิติของปริภูมิเชิงฉายX{\displaystyle X}ฝังตัวอยู่ในการเข้าใกล้ค่าอนันต์

เราอาจกำหนดนิยามของภาวะกึ่งเสถียรแบบ Chow เชิงอะซิมโทติกและภาวะกึ่งเสถียรแบบ Hilbert เชิงอะซิมโทติกได้ในทำนองเดียวกัน และแนวคิดต่างๆ เกี่ยวกับความเสถียรมีความสัมพันธ์กันดังนี้:

เสถียรภาพของ Chow ในระยะอสิมโทติก{\displaystyle \implies }มีเสถียรภาพแบบฮิลเบิร์ตเชิงอะซิมโทติก{\displaystyle \implies }เสถียรแบบฮิลเบิร์ตเชิงอะซิมโทติก{\displaystyle \implies }เสถียรภาพกึ่งเสถียรของ Chow เชิงอะซิมโทติก{\displaystyle \implies }K-กึ่งเสถียร

อย่างไรก็ตาม ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าเสถียรภาพ K หมายถึงเสถียรภาพ Chow แบบเชิงเส้นกำกับหรือไม่[ 47 ]

ความลาดชัน K-เสถียรภาพ

เดิมที Yau ได้ทำนายไว้ว่า แนวคิดที่ถูกต้องเกี่ยวกับเสถียรภาพสำหรับวาไรตี้ควรจะคล้ายคลึงกับเสถียรภาพของความลาดชันสำหรับกลุ่มเวกเตอร์ Julius Ross และRichard Thomasได้พัฒนาทฤษฎีเสถียรภาพของความลาดชันสำหรับวาไรตี้ ซึ่งรู้จักกันในชื่อเสถียรภาพ K ของความลาดชัน Ross และ Thomas ได้แสดงให้เห็นว่า การกำหนดค่าทดสอบใดๆ นั้นได้มาจากการขยายวาไรตี้ให้ใหญ่ขึ้นเป็นหลักX×ซี{\displaystyle X\times \mathbb {C} }ตามลำดับของซี*{\displaystyle \mathbb {C} ^{*}}อุดมคติที่ไม่เปลี่ยนแปลง รองรับบนไฟเบอร์กลาง[ 47 ]ผลลัพธ์นี้เป็นผลมาจากเดวิด มัมฟอร์ดเป็นหลัก[ 48 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การกำหนดค่าการทดสอบทุกแบบจะถูกครอบงำด้วยการระเบิดของX×ซี{\displaystyle X\times \mathbb {C} }ตามอุดมคติของรูปแบบ

ฉัน=ฉัน0+ทีฉัน1+ที2ฉัน2++ที1ฉัน1+(ที)โอXซี[ที],{\displaystyle I=I_{0}+tI_{1}+t^{2}I_{2}+\cdots +t^{r-1}I_{r-1}+(t^{r})\subset {\mathcal {O}}_{X}\otimes \mathbb {C} [t],}

ที่ไหนที{\displaystyle t}คือพิกัดบนซี{\displaystyle \mathbb {C} }โดยอาศัยการสนับสนุนจากอุดมคติเหล่านี้ สิ่งนี้สอดคล้องกับการขยายตัวไปตามธงของแผนการย่อยต่างๆ

1210X{\displaystyle Z_{r-1}\subset \cdots \subset Z_{2}\subset Z_{1}\subset Z_{0}\subset X}

ภายในสำเนาX×{0}{\displaystyle X\times \{0\}}ของX{\displaystyle X}การแยกส่วนนี้ได้มาจากการแยกส่วนพื้นที่น้ำหนักของอุดมคติไม่เปลี่ยนแปลงเป็นหลักฉัน{\displaystyle I}ภายใต้ซี*{\displaystyle \mathbb {C} ^{*}}การกระทำ.

ในกรณีพิเศษที่แฟล็กของซับสกีมนี้มีความยาวหนึ่ง ค่าคงที่ของโดนัลด์สัน-ฟุตากิสามารถคำนวณได้ง่าย และจะได้ความเสถียรแบบ K-stability เมื่อกำหนดซับสกีมแล้วX{\displaystyle Z\subset X}กำหนดโดยชีฟในอุดมคติฉัน{\displaystyle I_{Z}}การกำหนดค่าการทดสอบกำหนดโดย

X=บล×{0}(X×ซี),{\displaystyle {\mathcal {X}}=\operatorname {Bl} _{Z\times \{0\}}(X\times \mathbb {C} ),}

ซึ่งเป็นการเสียรูปของกรวยปกติของการฝังตัวX{\displaystyle Z\hookrightarrow X}.

หากเป็นพันธุ์ต่างๆX{\displaystyle X}มีพหุนามฮิลเบิร์ตพี(เค)=เอ0เคn+เอ1เคn1+โอ(เคn2){\displaystyle {\mathcal {P}}(k)=a_{0}k^{n}+a_{1}k^{n-1}+O(k^{n-2})}กำหนดความชันของX{\displaystyle X}จะเป็น

μ(X)=เอ1เอ0.{\displaystyle \mu (X)={\frac {a_{1}}{a_{0}}}.}

เพื่อกำหนดความชันของแผนย่อย{\displaystyle Z}พิจารณาพหุนามฮิลเบิร์ต-ซามูเอลของสับสกีม{\displaystyle Z},

χ(แอลฉันx)=เอ0(x)n+เอ1(x)n1+โอ(n2),{\displaystyle \chi (L^{r}\otimes I_{Z}^{xr})=a_{0}(x)r^{n}+a_{1}(x)r^{n-1}+O(r^{n-2}),}

สำหรับ0{\displaystyle r\gg 0}และx{\displaystyle x}จำนวนตรรกยะเช่นนั้นxเอ็น{\displaystyle xr\in \mathbb {N} }สัมประสิทธิ์เอฉัน(x){\displaystyle a_{i}(x)}เป็นพหุนามในx{\displaystyle x}ของปริญญาnฉัน{\displaystyle n-i}และความชัน K ของฉัน{\displaystyle I_{Z}}ในส่วนที่เกี่ยวกับ{\displaystyle c}ถูกกำหนดโดย

μ(ฉัน)=0(เอ1(x)+เอ0(x)2)x0เอ0(x)x.{\displaystyle \mu _{c}(I_{Z})={\frac {\int _{0}^{c}{\big (}a_{1}(x)+{\frac {a_{0}'(x)}{2}}{\big )}\,dx}{\int _{0}^{c}a_{0}(x)\,dx}}.}

คำจำกัดความนี้สมเหตุสมผลสำหรับการเลือกจำนวนจริงใดๆ ก็ตาม(0,ϵ()]{\displaystyle c\in (0,\epsilon (Z)]}ที่ไหนϵ(){\displaystyle \epsilon (Z)}คือค่าคงที่ Seshadriของ{\displaystyle Z}โปรดสังเกตว่าการนำ={\displaystyle Z=\emptyset }เรากู้คืนความชันของX{\displaystyle X}ทั้งคู่(X,แอล){\displaystyle (X,L)}ความชัน K-กึ่งเสถียรถ้าสำหรับสับสคีมที่เหมาะสมทั้งหมดX{\displaystyle Z\subset X},μ(ฉัน)μ(X){\displaystyle \mu _{c}(I_{Z})\leq \mu (X)}สำหรับทุกคน(0,ϵ()]{\displaystyle c\in (0,\epsilon (Z)]}(นอกจากนี้ เรายังสามารถกำหนดความเสถียรของความชัน Kและความเสถียรหลายค่าของความชัน Kได้โดยการกำหนดให้ความไม่เท่าเทียมกันนี้เป็นแบบเข้มงวด พร้อมด้วยเงื่อนไขทางเทคนิคเพิ่มเติมบางประการ)

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

อาร์=เค0ชม0(X,แอลเค){\displaystyle R=\bigoplus _{k\geq 0}H^{0}(X,L^{k})}

ของชนิดที่มีขั้ว(X,แอล){\displaystyle (X,L)}การกรองที่พิจารณาจะต้องสอดคล้องกับการจัดระดับบนวงแหวนพิกัดในความหมายดังต่อไปนี้: การกรองχ{\displaystyle \chi }ของอาร์{\displaystyle R}เป็นสายโซ่ของปริภูมิย่อยที่มีมิติจำกัด

ซี=เอฟ0อาร์เอฟ1อาร์เอฟ2อาร์อาร์{\displaystyle \mathbb {C} =F_{0}R\subset F_{1}R\subset F_{2}R\subset \dots \subset R}

โดยที่เงื่อนไขต่อไปนี้ต้องเป็นจริง:

  1. การกรองเป็นแบบทวีคูณกล่าวคือ(เอฟฉันอาร์)(เอฟเจอาร์)เอฟฉัน+เจอาร์{\displaystyle (F_{i}R)(F_{j}R)\subset F_{i+j}R}สำหรับทุกคนฉัน,เจ0{\displaystyle i,j\geq 0}.
  2. ระบบการกรองเข้ากันได้กับการจัดระดับบนอาร์{\displaystyle R}มาจากชิ้นส่วนที่ได้รับการจัดเกรดอาร์เค=ชม0(X,แอลเค){\displaystyle R_{k}=H^{0}(X,L^{k})}นั่นคือ ถ้าเอฟเอฟฉันอาร์{\displaystyle f\in F_{i}R}จากนั้นชิ้นส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันแต่ละชิ้นของเอฟ{\displaystyle f}อยู่ในเอฟฉันอาร์{\displaystyle F_{i}R}.
  3. ระบบกรองไอเสียอาร์{\displaystyle R}นั่นคือ เรามีฉัน0เอฟฉันอาร์=อาร์{\displaystyle \bigcup _{i\geq 0}F_{i}R=R}.

เมื่อกำหนดตัวกรองแล้วχ{\displaystyle \chi }พีชคณิตรีส์ของมันถูกกำหนดโดย

รีส(χ)=ฉัน0(เอฟฉันอาร์)ทีฉันอาร์[ที].{\displaystyle \operatorname {Rees} (\chi )=\bigoplus _{i\geq 0}(F_{i}R)t^{i}\subset R[t].}

เรากล่าวว่าการกรองถูกสร้างขึ้นอย่างจำกัดหากพีชคณิตรีสของมันถูกสร้างขึ้นอย่างจำกัด เดวิด วิทท์ นีสตรอม ได้พิสูจน์แล้วว่าการกรองถูกสร้างขึ้นอย่างจำกัดก็ต่อเมื่อมันเกิดขึ้นจากการกำหนดค่าทดสอบ และเซเกลีฮิดีได้พิสูจน์แล้วว่าการกรองใดๆ ก็ตามเป็นลิมิตของการกรองที่ถูกสร้างขึ้นอย่างจำกัด[ 52 ]เมื่อรวมผลลัพธ์เหล่านี้ เซเกลีฮิดีสังเกตว่าตัวอย่างของอโพสโตลอฟ-คาลเดอร์แบงก์-เกาดูชง-ทอนเนเซน-ฟรีดแมนจะไม่ละเมิดสมมติฐานของเยา-เทียน-โดนัลด์สัน หากความเสถียร K ถูกแทนที่ด้วยความเสถียร K ของการกรอง สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าคำจำกัดความของความเสถียร K อาจจำเป็นต้องได้รับการแก้ไขเพื่อพิจารณาตัวอย่างจำกัดเหล่านี้

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. Xiuxiong Chen, Simon Donaldson, Song Sun. "เกี่ยวกับพัฒนาการล่าสุดบางประการในเรขาคณิตคาห์เลอร์"
  2. กัง เทียน. "การตอบสนองต่อ CDS" และ "ความคิดเห็นเพิ่มเติมเกี่ยวกับ CDS"

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ความเสถียรของ K

ใน ทางคณิตศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เรขาคณิตเชิงอนุพันธ์ และ พีชคณิต ความเสถียร ของ K เป็น เงื่อนไขความเสถียร ทางพีชคณิต เรขาคณิต สำหรับ แมนิโฟลด์เชิงซ้อน และ วาไรตีพีชคณิตเชิงซ้อน...

ประวัติศาสตร์

ในปี พ.ศ. 2497 Eugenio Calabi ได้ตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับการมีอยู่ของเมตริก Kähler บน แมนิโฟลด์ Kähler ขนาดกะทัดรัด ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อสมมติฐาน Calabi [ 3 ] การกำหนดสมมติฐานประการหนึ่งคือ แมนิโฟลด์ Kähler ขนาดกะทัดรัด X {\displaystyle X} ยอมรับ เมตริก...

คำนิยาม

ในส่วนนี้เราจะศึกษาเกี่ยวกับ จำนวนเชิงซ้อน ซี {\displaystyle \mathbb {C} } แต่ประเด็นสำคัญของคำจำกัดความนั้นใช้ได้กับทุกสาขา วาไร ตี้แบบโพลาไรซ์ คือคู่หนึ่ง ( X , แอล ) {\displaystyle (X,L)} ที่ไหน X {\displaystyle X} เป็น วาไรตี้พีชคณิต ที่ซับซ้อน และ แอล...

เกณฑ์ฮิลเบิร์ต-มัมฟอร์ด

ความเสถียรแบบ K ถูกกำหนดโดยการเปรียบเทียบกับ เกณฑ์ของฮิลเบิร์ต-มัมฟอร์ด จาก ทฤษฎีตัวแปรทางเรขาคณิตมิติจำกัด ทฤษฎีนี้อธิบายถึงความเสถียรของ จุด บนวาไรตี้แบบโพลาไรซ์ ในขณะที่ความเสถียรแบบ K เกี่ยวข้องกับความเสถียรของวาไรตี้แบบโพลาไรซ์เอง