复流形和复结构的形变

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出版者:世界图书出版公司
作者:小平邦彦
出品人:
页数:465 页
译者:
出版时间:2008年
价格:59.0
装帧:平装
isbn号码:9787875062913
丛书系列:
图书标签:
  • 数学
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具体描述

本书是一部介绍复流形及其形变的经典入门书籍,不仅详细讲述了复流形上的形变理论,也介绍一些复几何的基础,比如复变流形上的微分几何以及椭圆偏微分方程的应用。

1857年黎曼对阿贝尔函数发布的著名回忆录中提出了黎曼面复结构的形变,并且计算了形变依赖的有效参数数目。自此以后,有关黎曼面复结构形变的问题就一直是人们关注的焦点。代数面的形变似乎可以追溯到1888年Max Noether的研究。然而,高维复流形的形变却被人们忽略了近100年。1957年,正值黎曼回忆录100年,Frólicher 和Nijenhuis运用微分几何的方法研究了高维复流形并且获得了很重要的结果。本文的作者在给出了一个紧复流形形变的理论。该理论基于椭圆偏微分算子,附录中给出了详细说明。

复流形与复结构的形变:穿越几何的柔韧边界 本书深入探索了数学中一个引人入胜且充满活力的领域:复流形及其上复结构的形变。在经典的微分几何框架下,流形被视为光滑的、可局部欧几里得化的空间。而复流形则在此基础上进一步赋予了局部复坐标的结构,使得微积分和代数工具能够更自然地在这些几何对象上施展。本书的目标是揭示这些看似静态的几何实体在“形变”这一动态视角下的丰富内涵,以及形变过程如何深刻地影响其几何性质和拓扑特征。 第一部分:复流形的基础与精髓 在正式进入形变理论之前,我们首先需要建立对复流形本身的扎实理解。本部分将系统性地回顾和阐述复流形的基本概念。我们将从霍普夫纤维丛等经典例子出发,讲解什么是切丛、余切丛,以及如何在这个基础上定义光滑函数、向量场和微分形式。更重要的是,我们将聚焦于复结构——即在实切丛上附加的复线性结构。这个结构赋予了切向量以“实部”和“虚部”的概念,从而引入了诸如全纯函数、全纯向量场和全纯微分形式等核心概念。 我们将深入讨论复结构的代数条件,特别是 Nijenhuis 括号的消失条件,这是定义一个光滑流形上存在复结构的充要条件。随后,我们将探索不同类型的复流形,包括 K3 曲面、Calabi-Yau 流形、阿贝尔簇等,它们在理论物理(如弦理论)和代数几何中扮演着至关重要的角色。我们会分析这些典型例子中的复结构特征,并为后续的形变研究奠定基础。此外,本部分还将介绍复流形的拓扑不变量,例如贝蒂数、全纯不变量(如希策布鲁赫指标、Todd 示性类)以及它们与复结构的关系。 第二部分:形变理论的基石:架设桥梁 形变理论的核心在于研究在保持某种结构(在此是复结构)约束下,几何对象发生的连续变化。想象一个三维的橡皮球,我们可以随意地拉伸、压缩它,但它始终保持为一个三维的球体。形变理论就是研究在一个局部区域内,我们可以如何“扭曲”一个复流形,同时又能保持其“复”的性质不被破坏。 本部分将引入形变理论中的核心工具和概念。我们将详细介绍 Kodaira-Spencer 形变理论,这是研究紧凑复曲面形变的基石。我们将阐述切层(tangent sheaf)和形变层(deformation sheaf)的概念,它们捕捉了复结构形变的空间。通过分析形变层的上同调群(特别是 $H^1(mathcal{T}_X)$,其中 $mathcal{T}_X$ 是切层),我们可以理解复结构的“自由度”有多少,以及哪些形变是“可观察的”或“真实的”。 我们将重点介绍形变的“切空间”——即在给定的复流形上,所有可能的无穷小形变组成的向量空间。此外,我们还会讨论形变的“模空间”(moduli space),它是一个由所有具有相同拓扑类型和某些其他性质的复流形构成的空间。模空间本身也通常是一个复杂的几何对象,研究它的几何性质(例如它的维数、它的奇点)就是研究形变理论的最终目标之一。我们还将触及 Dolbeault 上同调群 $H^{0,1}(X)$ 与形变空间的联系,以及它在衡量复结构的“可观性”方面的作用。 第三部分:深入形变:性质的演变与不变量 一旦我们理解了形变的基本机制,接下来的关键是考察形变过程中复流形的各种几何和拓扑性质如何随之演变。本部分将深入分析形变理论的实际应用和更深层次的理论发展。 我们将探讨形变对复流形上全纯函数空间、全纯微分形式空间以及向量场空间的影响。特别是,我们将研究当复结构发生形变时,某些代数不变量(如 Hodge 数)是否保持不变,或者如何随之变化。例如,Calabi猜想(现已由 Yau 证明)就与紧致凯勒流形的体积乘以 Ricci 曲率形式的形变有关,这揭示了形变理论与 Ricci 几何的深刻联系。 我们还将介绍与形变理论相关的其他重要概念,例如 Obstruction theory。在某些情况下,无穷小形变可能无法被“粘合”成一个有限的形变,这就引入了 Obstruction。Obstruction theory 旨在理解和克服这些障碍。此外,我们还会讨论一些特定的形变类型,例如: 辛结构的形变:在研究辛流形和其上辛结构时,形变理论也扮演着关键角色,例如 Weinstein 的辛连通性猜想就与辛结构的形变有关。 度量张量的形变:虽然本书主要关注复结构,但复结构的形变往往与度量张量的形变紧密相连,我们将简要介绍这种联系。 代数簇的形变:在代数几何中,复流形通常被视为光滑复代数簇,代数簇的形变理论与复流形的形变理论有着密切的联系,本书也将适当引入代数几何的视角。 第四部分:前沿进展与应用 本部分将触及复流形和复结构形变理论的最新发展和在其他领域的应用。我们将介绍一些当前研究的热点问题,例如: 模空间的几何结构:模空间本身是一个迷人的研究对象,它的维数、奇点、以及它所蕴含的几何信息,是当前研究的焦点。 与物理学的联系:如前所述,弦理论、共形场论等物理学分支中,复流形的形变理论扮演着核心角色。我们将简要介绍这种联系,例如通过 Mirrorsymmetry(镜像对称)等概念。 霍奇理论的形变:霍奇理论是研究复流形拓扑和几何的重要工具,其在形变过程中的行为也受到了广泛关注。 低维流形的形变:在三维甚至四维流形的研究中,形变理论也提供了重要的洞察。 本书旨在为读者提供一个关于复流形及其复结构形变理论的全面而深入的视角。通过对基础概念的梳理、核心理论的阐释以及前沿进展的介绍,我们希望激发读者对这一领域更深入的探索和研究。本书适合数学系高年级本科生、研究生以及对几何和拓扑学感兴趣的研究人员。阅读本书需要具备一定的微分几何、复分析和代数几何基础。

作者简介

目录信息

CHAPTER 1 Holomorphic Functions
1.1. Holomorphic Functions
1.2. Hoiomorphic Map
CHAPTER 2 Complex Manifolds
2.1. Complex Manifolds
2.2. Compact Complex Manifolds
2.3. Complex Analytic Family
CHAPTER 3 Differential Forms, Vector Bundles, Sheaves
3.1. Differential Forms
3.2. Vector Bundles
3.3. Sheaves and Cohomology
3.4. de Rham's Theorem and Dolbeault's Theorem
3.5. Harmonic Differential Forms
3.6. Complex Line Bundles
CHAPTER 4 Infinitesimal Deformation
4.1. Differentiable Family
4.2. Infinitesimal Deformation
CHAPTER 5 Theorem of Existence
5.1. Obstructions
5.2. Number of Moduli
5.3. Theorem of Existence
CHAPTER 6 Theorem of Completeness
6.1. Theorem of Completeness
6.2. Number of Moduli
6.3. Later Developments
CHAPTER 7 Theorem of Stability
APPENDIX Elliptic Partial Differential Operators on a Manifold
Bibliography
Index
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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作为一名应用数学背景的工程师,我通常更偏爱那些直接给出可操作算法的书籍。然而,在朋友的强烈推荐下,我决定挑战一下这本巨著。尽管开篇部分涉及了我不太熟悉的抽象代数和拓扑基础,但我很快发现,作者的叙述方式有一种奇特的“粘性”。他似乎能预见到读者在哪个地方会产生困惑,并提前用一个更直观的类比或一个巧妙的例子来铺垫。特别是关于某些复几何构造的介绍,那种从具体例子提炼出普遍规律的思维过程,极大地启发了我对现有工程问题的重新审视。这本书教会我的,不是具体的公式,而是如何用更具结构性的眼光去看待复杂系统中的不变量和可调节参数。它拓宽了我的数学视野,让我意识到,即便是在最看似实用的领域,最深刻的洞察往往也来源于对基础结构最彻底的理解。这是一次智力上的“深潜”,虽然辛苦,但收获远超预期。

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这本书简直是理论物理学家们的一盏明灯!我一直苦于在广义相对论的某些局部性质和量子场论的路径积分表述之间找不到一个统一的、足够深刻的几何框架来理解。这本著作虽然专注于纯数学领域,但它提供的工具和视角,尤其是在纤维丛理论和上同调理论的应用部分,为我构建新的物理模型提供了坚实的数学支撑。书中对某些拓扑不变量的构造过程,描述得极为细致,那种对细节的执着简直令人叹为观止。我甚至能想象出作者在推导某些关键定理时,那种灵光乍现的瞬间。它迫使我跳出传统的物理直觉,用更纯粹、更抽象的眼光去审视时空结构,这对于突破当前理论瓶颈至关重要。读完之后,我感觉自己对“空间”和“形变”这两个概念的理解,都被提升到了一个全新的、更本质的层次。

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初次翻开这本厚重的著作,我立刻被其宏大的视野和严谨的逻辑所吸引。作者似乎拥有一种近乎魔术般的能力,将那些抽象晦涩的数学概念,通过清晰的论证和精妙的图示,缓缓铺陈在读者面前。尤其是关于黎曼几何与代数拓扑之间那微妙的互动,书中给出了不少令人耳目一新的见解。不同于市面上许多侧重计算推导的教材,这本书更像是一份思想的盛宴,它引导我们去思考“结构”的本质,以及这些结构如何在不同的数学领域中相互渗透、相互影响。我特别欣赏作者在引入新概念时所展现出的耐心,从基础公理出发,步步为营,使得即便是初涉此领域的读者也能逐步跟上节奏。书中的章节安排也极具匠心,从基础理论的奠基,到高级主题的探索,过渡得自然流畅,仿佛在带领我们进行一场精心策划的学术漫游。这种深厚的学术底蕴和清晰的表达方式,使得阅读过程本身成为一种智力上的享受,而非枯燥的知识灌输。

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我是一名数学系的研究生,这本教材无疑是我的“案头必备”。与其他参考书相比,它的独特之处在于其对“形变”这一动态过程的深刻探讨。许多教材偏重于静态结构(比如固定的流形),但这本书却将研究的焦点放在了结构如何“变化”以及这些变化如何保持某些不变性上。书中对德拉姆上同调与微分形式的交织讨论,尤其是在处理非紧致流形时的技巧,简直是教科书级别的范例。我曾花了好几天时间试图理解某一个引理的证明细节,直到我回过头来重新审视了作者在前面章节中建立的代数框架,才豁然开朗。这种层层递进的教学方式,虽然对读者的基础要求较高,但一旦掌握,其带来的知识复利是巨大的。它不是那种可以快速浏览的书,更像是一壶需要慢慢品味的陈年佳酿,每一次重读都能发现新的韵味。

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坦率地说,一开始我以为这是一本非常枯燥的纯数学专著,毕竟“形变”和“结构”听起来就充满了高深的术语。然而,这本书最让我感到惊喜的是,它在严肃的数学论证中,巧妙地融入了一种近乎诗意的哲学思辨。作者在讨论某些对称性破缺或结构稳定性的章节时,文字的节奏感和表达的力度,让人联想到古希腊哲学家对宇宙和谐的追求。它不仅仅是在教你如何计算,更是在探讨数学对象内在的“生命力”——它们是如何在连续变换中保持自身同一性的。书中对某些拓扑空间的分类和参数空间的描述,那种对无限维空间的精妙把握,充满了令人敬畏的洞察力。这本书真正做到了将严谨性、深度和一种超越性的美感完美结合在一起,让人在学习知识的同时,也享受到了思维的乐趣。

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好书。

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