न्यूनाधिक सम्मिश्र विविधता

गणित में, न्यूनाधिक जटिल विविधता प्रत्येक स्पर्शरेखा स्थान पर एक चिकनी रैखिक जटिल संरचना से सुसज्जित एक चिकनी विविधता होती है। प्रत्येक जटिल विविधता एक न्यूनाधिक जटिल विविधता होती है, यघपि न्यूनाधिक जटिल विविधता भी हैं जो जटिल विविधता नहीं हैं। न्यूनाधिक जटिल संरचनाओं का सिंपलेक्टिक ज्यामिति में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग होता है।

यह अवधारणा 1940 के समय में चार्ल्स एह्रेसमैन और हेंज हॉफ की देन है।

औपचारिक परिभाषा
मान लीजिए M एक सहज विविधता है। एम पर एक 'न्यूनाधिक जटिल संरचना' जे, विविधता के प्रत्येक स्पर्शरेखा स्थान पर एक रैखिक जटिल संरचना (अर्थात, एक रैखिक मानचित्र जिसका जो -1 वर्ग होता है) है, जो विविधता पर सरलता से बदलती रहती है। दूसरे शब्दों में, हमारे पास डिग्री (1, 1) का सुचारू टेंसर फ़ील्ड J होता है, जैसे की $$J^2=-1$$ जब स्पर्शरेखा बंडल इसे सदिश बंडल समरूपता $$J\colon TM\to TM$$ के रूप में जाना जाता है। न्यूनाधिक जटिल संरचना से सुसज्जित विविधता को न्यूनाधिक जटिल विविधता कहा जाता है।

यदि M  न्यूनाधिक जटिल संरचना को स्वीकार करता है, तो इसे सम-आयामी होना चाहिए। इस प्रकार इसे देखा जा सकता है। मान लीजिए M n-आयामी होता है, और J : TM → TM न्यूनाधिक एक जटिल संरचना हो दें। अगर J = −1 होता है तब (det J)2 = (−1)$n$ होता है। यघपि यदि M एक वास्तविक विविधता होती है, तो det J  एक वास्तविक संख्या होती है - इस प्रकार n तब भी होना चाहिए जब M की संरचना न्यूनाधिक जटिल हो। कोई यह दिखा सकता है कि यह उन्मुखी भी होना चाहिए।

रैखिक बीजगणित में एक सरल अभ्यास से पता चलता है कि कोई भी आयामी सदिश स्थान एक रैखिक जटिल संरचना को स्वीकार करता है। इसलिए, एक सम आयामी विविधता सदैव (1, 1)-रैंक टेंसर को बिंदुवार स्वीकार करता है (जो प्रत्येक स्पर्शरेखा स्थान पर मात्र एक रैखिक परिवर्तन है) जैसे कि प्रत्येक बिंदु p पर J$p$$2$ = −1। मात्र जब इस स्थानीय टेंसर को विश्व स्तर पर परिभाषित करने के लिए एक साथ पैच किया जा सकता है, तो बिंदुवार रैखिक जटिल संरचना न्यूनाधिक एक जटिल संरचना उत्पन्न करती है, जिसे तब विशिष्ट रूप से निर्धारित किया जाता है। इस पैचिंग की संभावना, और इसलिए विविधता M पर न्यूनाधिक एक जटिल संरचना का अस्तित्व GL(2n, R) से GL(n, C) तक स्पर्शरेखा बंडल के संरचना समूह की कमी के बराबर होता है। अस्तित्व का प्रश्न तब पूरी तरह से बीजगणितीय टोपोलॉजी होता है और अत्यधिक अच्छी तरह से समझा जाता है।

उदाहरण
प्रत्येक पूर्णांक n के लिए, समतल स्थान R2n न्यूनाधिक एक जटिल संरचना को स्वीकार करता है। ऐसी न्यूनाधिक जटिल संरचना का एक उदाहरण (1 ≤ i, j ≤ 2n): $$J_{ij} = -\delta_{i,j-1} $$सम i लिए, $$J_{ij} = \delta_{i,j+1} $$ विषम i के लिए होता है।

एकमात्र क्षेत्र जो न्यूनाधिक जटिल संरचनाओं को स्वीकार करते हैं वे S2 और S6हैं। विशेष रूप से, S4 को न्यूनाधिक जटिल संरचना (एह्रेसमैन और होपफ) नहीं दिया जा सकता है। S2 के स्थिति में,  न्यूनाधिक जटिल संरचना रीमैन क्षेत्र पर एक ईमानदार जटिल संरचना से आती है। 6-गोला,  S6, जब इकाई मानक काल्पनिक ऑक्टोनियन के सेट के रूप में माना जाता है, तो ऑक्टोनियन गुणन से न्यूनाधिक  एक जटिल संरचना प्राप्त होती है; यह प्रश्न कि क्या इसमें अभिन्न न्यूनाधिक जटिल संरचनाएं हैं, हेंज हॉपफ के नाम पर  हॉपफ समस्या के रूप में जाना जाता है।

न्यूनाधिक जटिल विविधता्स की विभेदक टोपोलॉजी
जिस प्रकार सदिश समष्टि V पर एक जटिल संरचना, VC के V+ और V−(क्रमशः +i और −i के अनुरूप J के ईजेनस्पेसेस) में विघटित करने की अनुमति देती है, उसी प्रकार M पर एक लगभग जटिल संरचना जटिल स्पर्शरेखा के विघटित होने की अनुमति देती है। टीएमसी (जो प्रत्येक बिंदु पर जटिल स्पर्शरेखा स्थानों का वेक्टर बंडल है) को TM+ और TM− में बंडल करें। TM+  के एक खंड को (1, 0) प्रकार का एक सदिश क्षेत्र कहा जाता है, जबकि TM− के एक खंड को (0, 1) प्रकार का एक सदिश क्षेत्र कहा जाता है। इस प्रकार J, जटिल स्पर्शरेखा बंडल के (1, 0)-वेक्टर फ़ील्ड पर i द्वारा गुणा और (0, 1)-वेक्टर फ़ील्ड पर −i द्वारा गुणा से मेल खाता है।

जैसे हम कोटैंजेंट बंडल की बाहरी शक्तियों से विभेदक रूप बनाते हैं, वैसे ही हम जटिल कोटैंजेंट बंडल की बाहरी शक्तियां बना सकते हैं (जो जटिल स्पर्शरेखा बंडल के दोहरे स्थानों के बंडल के लिए कैनोनिक रूप से आइसोमोर्फिक है)। न्यूनाधिक जटिल संरचना आर-रूपों के प्रत्येक स्थान के अपघटन को प्रेरित करती है


 * $$\Omega^r(M)^\mathbf{C}=\bigoplus_{p+q=r} \Omega^{(p,q)}(M). \, $$

दूसरे शब्दों में, प्रत्येक Ωआर(एम)सी Ω के योग में एक अपघटन स्वीकार करता है(p, q)(M), r = p + q के साथ।

सदिश बंडलों के किसी भी प्रत्यक्ष योग की तरह, एक विहित प्रक्षेपण π हैp,q Ω सेआर(एम)सीसे Ω(p,q). हमारे पास बाहरी व्युत्पन्न d भी है जो Ω को मैप करता हैआर(एम)सीसे Ωआर+1(एम)सी. इस प्रकार हम बाहरी व्युत्पन्न की क्रिया को निश्चित प्रकार के रूपों में परिष्कृत करने के लिए न्यूनाधिक जटिल संरचना का उपयोग कर सकते हैं


 * $$\partial=\pi_{p+1,q}\circ d$$
 * $$\overline{\partial}=\pi_{p,q+1}\circ d$$

ताकि $$\partial$$ एक मानचित्र है जो प्रकार के होलोमोर्फिक भाग को एक-एक करके बढ़ाता है (प्रकार (p, q) के रूप को प्रकार (p+1, q) के रूप में लेता है), और $$\overline{\partial}$$ एक मानचित्र है जो प्रकार के एंटीहोलोमोर्फिक भाग को एक से बढ़ाता है। इन ऑपरेटरों को डॉल्बॉल्ट ऑपरेटर कहा जाता है।

चूँकि सभी अनुमानों का योग पहचान फ़ंक्शन होना चाहिए, हम ध्यान दें कि बाहरी व्युत्पन्न लिखा जा सकता है


 * $$d=\sum_{r+s=p+q+1} \pi_{r,s}\circ d=\partial + \overline{\partial} + \cdots .$$

अभिन्न न्यूनाधिक जटिल संरचनाएँ
प्रत्येक जटिल विविधता अपने आप में न्यूनाधिक एक जटिल विविधता है। स्थानीय होलोमोर्फिक निर्देशांक में $$z^\mu = x^\mu + i y^\mu$$ कोई मानचित्रों को परिभाषित कर सकता है


 * $$J\frac{\partial}{\partial x^\mu} = \frac{\partial}{\partial y^\mu} \qquad J\frac{\partial}{\partial y^\mu} = -\frac{\partial}{\partial x^\mu}$$

(बिल्कुल π/2 के वामावर्त घुमाव की तरह) या


 * $$J\frac{\partial}{\partial z^\mu} = i\frac{\partial}{\partial z^\mu} \qquad J\frac{\partial}{\partial \bar{z}^\mu} = -i\frac{\partial}{\partial \bar{z}^\mu}.$$

कोई भी आसानी से जाँच सकता है कि यह मानचित्र न्यूनाधिक एक जटिल संरचना को परिभाषित करता है। इस प्रकार विविधता पर कोई भी जटिल संरचना न्यूनाधिक  एक जटिल संरचना उत्पन्न करती है, जिसे जटिल संरचना से 'प्रेरित' कहा जाता है, और जटिल संरचना को न्यूनाधिक  जटिल संरचना के साथ 'संगत' कहा जाता है।

विपरीत प्रश्न, कि क्या न्यूनाधिक जटिल संरचना का तात्पर्य एक जटिल संरचना के अस्तित्व से है, बहुत कम तुच्छ है, और सामान्य रूप से सत्य नहीं है। एक मनमाने ढंग से न्यूनाधिक  जटिल विविधता पर कोई भी हमेशा निर्देशांक पा सकता है जिसके लिए न्यूनाधिक  जटिल संरचना किसी भी बिंदु पी पर उपरोक्त विहित रूप लेती है। सामान्य तौर पर, हालांकि, निर्देशांक ढूंढना संभव नहीं है ताकि जे पी के पूरे पड़ोस (टोपोलॉजी) पर विहित रूप ले सके। ऐसे निर्देशांक, यदि वे मौजूद हैं, तो 'जे के लिए स्थानीय होलोमोर्फिक निर्देशांक' कहलाते हैं। यदि एम हर बिंदु के आसपास जे के लिए स्थानीय होलोमोर्फिक निर्देशांक स्वीकार करता है तो ये एक साथ मिलकर एम के लिए एक होलोमोर्फिक फ़ंक्शन एटलस (टोपोलॉजी) बनाते हैं, जो इसे एक जटिल संरचना देता है, जो जे को प्रेरित करता है। जे को तब 'फ्रोबेनियस प्रमेय (डिफरेंशियल टोपोलॉजी)' कहा जाता है। '. यदि J एक जटिल संरचना से प्रेरित है, तो यह एक अद्वितीय जटिल संरचना से प्रेरित है।

एम के प्रत्येक स्पर्शरेखा स्थान पर किसी भी रैखिक मानचित्र ए को देखते हुए; यानी, ए रैंक (1,1) का एक टेंसर फ़ील्ड है, तो 'निजेनहुइस टेंसर' रैंक (1,2) का एक टेंसर फ़ील्ड है जो द्वारा दिया गया है


 * $$ N_A(X,Y) = -A^2[X,Y]+A([AX,Y]+[X,AY]) -[AX,AY]. \, $$

या, न्यूनाधिक जटिल संरचना A=J के सामान्य मामले के लिए $$ J^2=-Id $$,


 * $$ N_J(X,Y) = [X,Y]+J([JX,Y]+[X,JY])-[JX,JY]. \, $$

दाईं ओर की व्यक्तिगत अभिव्यक्तियाँ सुचारु सदिश फ़ील्ड X और Y की पसंद पर निर्भर करती हैं, यघपि बाईं ओर वास्तव में केवल X और Y के बिंदुवार मानों पर निर्भर करती है, यही कारण है कि NA एक टेंसर है. यह घटक सूत्र से भी स्पष्ट है


 * $$ -(N_A)_{ij}^k=A_i^m\partial_m A^k_j -A_j^m\partial_mA^k_i-A^k_m(\partial_iA^m_j-\partial_jA^m_i).$$

फ्रोलिचर-निजेनहुइस ब्रैकेट के संदर्भ में, जो सदिश फ़ील्ड के लाई ब्रैकेट को सामान्यीकृत करता है, निजेनहुइस टेंसर एनA[ए, एएन] का केवल आधा हिस्सा है। 'न्यूलैंडर-निरेनबर्ग प्रमेय' बताता है कि न्यूनाधिक जटिल संरचना J पूर्णांक है यदि और केवल यदि NJ= 0. संगत जटिल संरचना अद्वितीय है, जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है। चूँकि एक अभिन्न न्यूनाधिक जटिल संरचना का अस्तित्व एक जटिल संरचना के अस्तित्व के बराबर है, इसलिए इसे कभी-कभी एक जटिल संरचना की परिभाषा के रूप में लिया जाता है।

कई अन्य मानदंड हैं जो निजेनहुइस टेंसर के लुप्त होने के समतुल्य हैं, और इसलिए न्यूनाधिक जटिल संरचना की अभिन्नता की जांच करने के तरीके प्रस्तुत करते हैं (और वास्तव में इनमें से प्रत्येक साहित्य में पाया जा सकता है):

इनमें से कोई भी स्थिति एक अद्वितीय संगत जटिल संरचना के अस्तित्व को दर्शाती है।
 * किसी भी दो (1,0)-सदिश फ़ील्ड का झूठ ब्रैकेट फिर से प्रकार का होता है (1,0)
 * $$d = \partial + \bar\partial$$
 * $$\bar\partial^2=0.$$

न्यूनाधिक जटिल संरचना का अस्तित्व एक टोपोलॉजिकल प्रश्न है और इसका उत्तर देना अपेक्षाकृत आसान है, जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है। दूसरी ओर, एक अभिन्न न्यूनाधिक  जटिल संरचना का अस्तित्व, एक अधिक कठिन विश्लेषणात्मक प्रश्न है। उदाहरण के लिए, यह अभी भी ज्ञात नहीं है कि एसअंततः असत्यापित दावों के लंबे इतिहास के बावजूद, 6 एक अभिन्न न्यूनाधिक  जटिल संरचना को स्वीकार करता है। चिकनाई के मुद्दे महत्वपूर्ण हैं. वास्तविक-विश्लेषणात्मक जे के लिए, न्यूलैंडर-निरेनबर्ग प्रमेय फ्रोबेनियस प्रमेय (डिफरेंशियल टोपोलॉजी) से अनुसरण करता है; सी के लिए∞ (और कम सहज) जे, विश्लेषण की आवश्यकता है (अधिक कठिन तकनीकों के साथ क्योंकि नियमितता परिकल्पना कमजोर हो जाती है)।

संगत त्रिगुण
मान लीजिए कि एम एक सहानुभूतिपूर्ण रूप ω, एक रीमैनियन मीट्रिक जी और न्यूनाधिक एक जटिल संरचना जे से सुसज्जित है। चूंकि ω और जी अपक्षयी रूप हैं, प्रत्येक एक बंडल आइसोमोर्फिज्म टीएम → टी * एम प्रेरित करता है, जहां पहला नक्शा, φ दर्शाया गया हैω, आंतरिक उत्पाद φ द्वारा दिया गया हैω(यू) = मैंuω = ω(u, •) और दूसरा, निरूपित φg, जी के लिए अनुरूप ऑपरेशन द्वारा दिया गया है। इस समझ के साथ, तीन संरचनाएं (जी, ω, जे) एक 'संगत ट्रिपल' बनाती हैं जब प्रत्येक संरचना को दो अन्य द्वारा निम्नानुसार निर्दिष्ट किया जा सकता है: इनमें से प्रत्येक समीकरण में, दाहिनी ओर की दो संरचनाओं को संगत कहा जाता है जब संबंधित निर्माण निर्दिष्ट प्रकार की संरचना उत्पन्न करता है। उदाहरण के लिए, ω और J संगत हैं यदि और केवल यदि ω(•, J•) एक रीमैनियन मीट्रिक है। एम पर बंडल जिसके खंड ω के अनुकूल न्यूनाधिक जटिल संरचनाएं हैं, में 'संकुचित फाइबर' हैं: स्पर्शरेखा फाइबर पर जटिल संरचनाएं सिम्प्लेक्टिक रूपों के प्रतिबंध के साथ संगत हैं।
 * जी(यू, वी) = ω(यू, जेवी)
 * ω(यू, वी) = जी(जू, वी)
 * जे(यू) = (φg)−1(fω(यू)).

सिम्प्लेक्टिक फॉर्म ω के प्राथमिक गुणों का उपयोग करके, कोई यह दिखा सकता है कि एक संगत न्यूनाधिक जटिल संरचना J एक न्यूनाधिक  काहलर विविधता है | रीमैनियन मीट्रिक ω (यू, जेवी) के लिए न्यूनाधिक  काहलर संरचना है। इसके अलावा, यदि J पूर्णांक है, तो (M, ω, J) एक काहलर विविधता है।

ये त्रिगुण एकात्मक समूह#2-आउट-ऑफ़-3 संपत्ति से संबंधित हैं।

सामान्यीकृत न्यूनाधिक जटिल संरचना
निगेल हिचिन ने विविधता एम पर एक सामान्यीकृत न्यूनाधिक जटिल संरचना की धारणा पेश की, जिसे उनके छात्रों मार्को गुआल्टिएरी और गिल कैवलन्ती के डॉक्टरेट शोध प्रबंधों में विस्तृत किया गया था। एक सामान्य न्यूनाधिक  जटिल संरचना जटिल स्पर्शरेखा बंडल टीएम के प्रत्येक फाइबर के आधे-आयामी रैखिक उप-स्थान का विकल्प है। एक सामान्यीकृत न्यूनाधिक  जटिल संरचना, जटिल स्पर्शरेखा और कोटैंजेंट बंडलों के सदिश  बंडलों के प्रत्यक्ष योग के प्रत्येक फाइबर के आधे-आयामी आइसोट्रोपिक विविधता उप-स्थान का विकल्प है। दोनों ही मामलों में कोई मांग करता है कि सबबंडल और उसके जटिल संयुग्म का सीधा योग मूल बंडल उत्पन्न करता है।

यदि अर्ध-आयामी उपस्थान लाई व्युत्पन्न के तहत बंद है तो न्यूनाधिक एक जटिल संरचना एक जटिल संरचना में एकीकृत हो जाती है। एक सामान्यीकृत न्यूनाधिक  जटिल संरचना एक सामान्यीकृत जटिल संरचना में एकीकृत हो जाती है यदि उपस्थान कूरेंट ब्रैकेट के तहत बंद हो जाता है। यदि इसके अलावा यह अर्ध-आयामी स्थान कहीं लुप्त न होने वाले शुद्ध स्पिनर का विनाशक है तो एम एक सामान्यीकृत कैलाबी-याउ विविधता है।

संदर्भ

 * Information on compatible triples, Kähler and Hermitian manifolds, etc.
 * Short section which introduces standard basic material.
 * Short section which introduces standard basic material.