如何理解龐加萊對偶(Poincare Duality)

時間 2021-05-06 17:59:28

1樓:

我不是學拓撲的, 以下說的不一定是對的. 相當於給高唐客的答案做乙個註解.

包遵信提到了Poincare對偶的成立實際上是基於 (1). Poincare對偶區域性在 成立; (2). 上同調可以由區域性資訊粘合得到(利用Mayer-Vietoris序列), 是拓撲空間上的餘層(cosheaf).

實際上具體到區域性, 我們可以試圖給出進一步的解釋: 這是因為

.上同調實際上是空間到 的對映類. 於是 上的Poincare對偶可以解釋為帶基點的環路空間和到環路空間對映類的對偶.

如果考慮乙個 代數, 它是乙個從 範疇 (物件為 維正方體, 態射空間為平移和放縮生成的嵌入)到 么半範疇(monoidal category) 的么半函子. 我們可以對帶標架的流形, 可以定義某種廣義的同調理論(factorization homology). 一般而言 係數的上同調是整體截面的匯出, 而整體截面是層的極限.

因此 係數的同調被定義為餘極限,

這裡 . 這是乙個左Kan延拓(left Kan extension; 不知道怎麼翻譯). 可以證明這是 上的餘層(cosheaf), 特別地, 在以下情況下可以證明其退化到通常的同調理論

.由此我們可以推廣得到非交換的Poincare對偶. 若 為帶標架(framing)的流形, 若 為 連通的帶基點的空間, 則有

. 如果考慮 , 等式右邊有

.對於等式左邊, 而由於Dold-Kan對應, 有右伴隨 使得有 , 特別地有 . 由此知道 和餘極限交換, 於是等式左邊有

.於是上面的等式退化到一般的Poincare對偶. 而證明也很自然, 只需要說明兩邊都是餘層(cosheaf)就可以了.

進一步可以考慮Poincare對偶和Koszul對偶的聯絡. 考慮帶邊流形的同調, Koszul函子定義為

.當考慮 代數(取值為 代數)時, 實際上得到的就是我們更加常見的Koszul函子

.我們把非交換Poincare對偶寫成如下的形式,

.另一方面, 經過一些努力我們可以證明(這裡的意思就是我不會)

. 這意味著非交換的Poincare對偶可以寫成

.而我們又可以證明 為 的Koszul對偶. 因此非交換的Poincare對偶可以實現為Ayala-Francis證明的Poincare-Koszul對偶的特殊形式:

所謂Poincare-Koszul對偶是說, 在一定假設下有如下的.

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