如何理解 Hopf 代數?

時間 2021-05-07 04:11:31

1樓:

多提一些例子可能還是有好處的。各種各樣的 Quantum group 作為 Hopf algebra 最重要一類例子,其威力當然早已是如雷貫耳了。既然已經有了相關回答, 而且可以很容易通過網路搜尋拓展這一巨大的 topic,那這方面東西就不用再多提。

『A Combinatorial Perspective on Quantum Field Theory』

物理當中的『重整化』對於深受數學荼毒的人們來說幾乎是不可理喻的東西,但是 Connes-Kreimer Hopf algebra 倒是乙個值得玩味的好例子。這些東西了解起來並不需要太多基礎。

類似的還有一些 combinatoria Hopf algebra 其實和一些很」初等「而又耳熟能詳的東西相關的,比如函式迭代的 Fa Di Bruno formula,甚至數值解 ODE 的 Runge-Kutta 方法,都可以看成這一切的濫觴。這些是能靠」理解「去想象的麼?

Butcher group - Wikipedia

另外有很多關於用 Hopf algebra 來表述 TQFT 的工作,但我不懂,請向相關專家請教。

John von Neumann 的一句名言一定程度上很好的回答了許多以「如何理解」為標題的問題

「In mathematics you don't understand things. You just get used to them.」

其實沒有人知道如何「理解」。遠古人類能理解什麼是 group 麼?各種各樣的 symmetry 控制著自然界的一切,觸手可及,古人類可能連用抽象的數字替代數石子木棍都理解不了,但最後也繁衍出了我們這些禽獸。

相當多的時候,數學研究還有賴於靠經驗積累和習慣它們。像 Hopf algebra, 雖然最早是 Hopf 研究代數拓撲時引入的,但幾十年後的大發展倒是完全偏離了這一」初心「。

2樓:破曉晨輝

Hopf代數源於對代數拓撲的研究。Hopf發現某個上同調群帶有這種代數結構,於是命名為Hopf代數。這個定義被發揚光大要感謝Drinfeld,他發現了Hopf代數與Yang-Baxter方程之間的緊密聯絡。

Hopf代數是個自對偶的概念,在張量範疇下,以交換圖的形式去展示,更能夠理解這種自對偶性——其定義中的每張交換圖的反向對偶圖,仍在該定義中。

直觀上去理解Hopf代數的話,其本身是乙個代數,伴有餘乘法和餘單位結構和對極結構。從張量範疇的角度去看,其中餘乘法對應於它的模範疇中的張量積結構,餘單位對應於模範疇中的左右單位約束,對極則對應於模範疇中的對偶結構——即模的*對偶空間還是模。換言之,粗略地講,乙個代數是乙個Hopf代數當且僅當模範疇是乙個有對偶的(嚴格)張量範疇。

比較常見的例子是群代數和包絡代數,其分別對應於Hopf代數中的類群元與本原元。

3樓:sine

兩個module的tensor product還是乙個module. 這個性質對於表示論來說是很需要,但經常不滿足的。同時這樣把tensor product作為module category上的乙個運算。

4樓:Yan Zou

我是來講段子的:

有一天Milnor給了乙個關於Hopf algebra的報告,Steenrod問:「What is this good for?」 Milnor楞了一下,回答道:

「Mod 2 Steenrod algebra.」 。

怕看不懂段子的我只好加個說明了:Mod 2 Steenrod algebra 是代數拓撲中最早出現的非平凡的Hopf algebra,上面有自然定義的product和coproduct結構,並且滿足Hopf algebra。因為是mod 2 coefficient,所以很多計算變得很簡單,可以說是現代代數拓撲的基石之一。

5樓:

Hopf 代數在代數群裡可以用來很簡單的證明特徵零域上的代數群一定是 reduced 的;參見:

link.springer.com/article/10.1007/BF01403391(這可能是Invent上最短的文章)

Hopf 代數,群和簇,可表涵子,這三種基本觀點在處理代數群時各有所長。

6樓:

如何理解@春雨說得非常清楚了,應用方面我說一下量子群。

量子群的發現特別有意思,因為緊緻群和半單李代數都不能被deform。但考慮algebra of functions on algebraic groups或者其universal enveloping algebra之後,它們是可以被deform的(deform之後不再是group algebra或UEA)。粗略說來,deform/quantize之後的Hopf algebra被稱為量子群,它們不需要是commutative或者cocommitative (in the sense of twist map).

可以大致把這些deformed objects看作在noncommutative space上的函式構成的代數,因此也和非交換幾何有聯絡,in the sense of Connes.

具體一點的話,第一種量子群叫做Drinfeld-Jimbo type(另一種叫bicrossproduct量子群), 是半單李群或者仿射李群的universal enveloping algebra的deformation (引入輔助引數q),得到比Hopf algebra有著更多結構的quasitriangular Hopf algebra.

量子群在物理中的應用主要體現在Yang-Baxter方程和inverse quantum scattering的研究中,當然純數方面也有很多應用,比如通過取極限,Kashiwara得到crystal base.

關於deformation的代數定義,我們考慮在域上的有限維李代數,它的(二階/二維)無窮小形變是當限制在上消去後(因為t是雙線性對映的係數)得到的李代數結構: ,其中是上的李括號,其反對稱條件與雅克比恒等式限制了.

然後總存在乙個constant deformation, 我們把它叫做trivial的,最後根據Whitehead關於特徵0域的李代數上同調的引理可知,如果半單,則,其中是的任一有限維表示;考慮其伴隨表示,則的任何無窮小形變都是trivial的,即半單李代數is rigid in some sense.

關於Whitehead引理,可以大致這麼理解:雙線性對映給出上的李代數,當且僅當是反對稱且是Cartan-Eilenberg復形中的2-cocycle.

7樓:

交換的hopf代數就是仿射群概型。再自然不過。

事實上,考慮乙個仿射代數群G。於是有乘法對映m和取逆對映i。

於是群性質,比如結合律,單位元等可以用交換圖表示出來。

將這些交換圖對偶到座標環上,於是座標環成為乙個交換hopf代數。不過這個時候,環是reduced的。

一般的交換hopf代數,取這個交換代數的譜就得到了乙個群概型。構造和以上一樣。

然後,對更一般的(不一定交換的)hopf代數,就變成了一些「非交換幾何中的'群'」。特別的,比如量子群,就是通過把一定的交換hopf代數形變/量子化得到的。

Hopf代數在物理學裡有什麼應用?

也疏寒 了解的不是很全面,但我想應用應該非常多。首先很重要的就是可解格點模型裡面,尤其是在Yang Baxter方程裡面的應用,這幾乎是量子群的標準內容。這裡我想說一下在拓撲序和拓撲量子場論裡面的應用。主要就舉幾個例子吧。粗略來說,Hopf代數可以用來刻畫物理系統的對稱性,可以看成對稱性的群論刻畫的...

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