和乐群(holonomy group,亦称完整群)是数学术语,是反映一联络与平坦联络之间差别的一个群。
定义
设𝓗为ξ=π:E→M为
向量丛的
联络,则由沿基点为p∈M的分段光滑
闭曲线的
平移Ep→Ep的同构集G(p)为GL(Ep)的
子群,称为𝓗在p点的和乐群。
相关概念
联络𝓗在p点的限制和乐群为G(p)的同伦于单位道路的闭曲线组成的子群G0(p)。故限制和乐群为李群GL(Ep)的道路连通子群,即亦为李群。
概念介绍
和乐群(holonomy group)亦称完整群。反映一联络与平坦联络之间差别的一个群。在主纤维丛上给定一个联络后,可将纤维沿底空间M中的曲线平行移动。设γ是一条以x∈M为基点的闭环路,从x点出发沿γ绕行一周后,位于x处的纤维中的另一点v′,一般地它不再是原来的v,记v′=v·gγ,其中gγ是结构群G中的元素。当γ取遍所有以x为基点的闭环路后,这些相应的元素gγ的全体就构成了G的一个子群H,称为主纤维丛上该联络的和乐群。若γ限于以x为基点的
同伦于零的闭环路,则相应的元素gγ的全体就构成了G的另一个子群H,称为该联络的齐次和乐群。这两种和乐群与该联络的曲率有极密切的关系。使和乐群为G中恒等元的联络即是平坦联络。使齐次和乐群为G中恒等元的联络即是局部平坦联络。伯热(Berger,M.)于1955年对
黎曼流形的和乐群作出了详尽的分类。
联络
为了研究更一般的
流形上的
向量丛截面(比如
切向量场)的变化,导数的概念被推广为所谓的“联络”。 有了联络,人们就可以研究大范围的几何问题,这是微分几何与物理中最重要的基础概念之一。
严格地,定义D(X)Y:TM×TM→TM为联络,如果:
(1)D(fX+gZ)Y=fD(X)Y+gD(Z)Y
(2)D(X)(fY+gZ)=X(f)Y+fD(X)Y+X(g)Z+gD(X)Z
称D为一个无挠联络,如果
(3)D(X)Y-D(Y)X=[X,Y],[,]为
泊松括号。
(4)X(Y,Z)=(D(X)Y,Z)+(Y,D(X)Z),(,)为黎曼度量。
群
群是一种只有一个运算的、比较简单的代数结构;是可用来建立许多其他代数系统的一种基本结构。
设G为一个非空集合,a、b、c为它的任意元素。如果对G所定义的一种代数运算“·”(称为“乘法”,运算结果称为“乘积”)满足:
(1)封闭性,a·b∈G;
(2)结合律,即(a·b)c = a·(b·c);
(3)对G中任意元素a、b,在G中存在惟一的元素x,y,使得a·x= b,y·a=b,则称G对于所定义的运算“·”构成一个群。例如,所有不等于零的实数,关于通常的乘法构成一个群;时针转动(关于模12加法),构成一个群。
满足交换律的群,称为交换群。
群是数学最重要的概念之一,已渗透到现代数学的所有分支及其他学科中。凡是涉及对称,就存在群。例如,可以用研究图形在变换群下保持不变的性质,来定义各种几何学,即利用变换群对几何学进行分类。可以说,不了解群,就不可能理解现代数学。
1770年,
拉格朗日在讨论代数方程根之间的置换时,首先引入群的概念,而它的名称,是
伽罗华在1830年首先提出的。
同伦的概念
同伦是
拓扑学的重要概念。直观地说,从拓扑空间X到拓扑空间Y的连续映射f,g是同伦的,是指在Y中可将f连续形变成g。研究映射的同伦分类问题是同伦论的基本内容之一。
设f、g是拓扑空间X到Y的两个连续映射,若存在连续映射H:X×I→Y使得:
H(x,0)=f(x)
H(x,1)=g(x) x∈X
则称f与g同伦,记为f≃g:X→Y或f≃g,映射H称为f与g之间的一个同伦。f与g的同伦H也可理解为单参数映射族{ht}t∈I,ht连续地依赖于t且h0=f,h1=g,即当参数t从0变到1时,映射f连续地形变为g。与常值映射同伦的映射称为零伦的。若以C[X,Y]表示X到Y的一切连续映射之集,则同伦关系≃是C[X,Y]上等价关系,每个等价类称为一个同伦类,同伦类的全体所成集记为[X,Y]。设Y是R的子空间,f,g:X→Y是连续映射,若对每个x∈X,点f(x)与g(x)可由Y中线段连结,则f≃g:X→Y,若Y是R中凸集,任何映射f:X→Y都零伦,即[X,Y]仅含一个元素。设X,Y与Z均为
拓扑空间,若f≃f:X→Y,g≃g: Y→Z,则gf≃gf: X→Z。
设X,Y为拓扑空间,若存在连续映射f:X→Y和g:Y→X,使得gf≃Idx且f·g≃idr。这Id、id均表示恒同映射,则称f为同伦等价,g为f的同伦逆,而将X与Y称为具有相同的伦型,或简称同伦的,记作X≃Y。与单点空间同伦的空间称为可缩的,或者存在x0∈X,使得常值映射C:X→X。x1→x0与映射idx同伦,空间X可缩。R和R中凸集均为可缩空间。同伦关系是拓扑空间之间的等价关系。X可缩等价于下列几条中任意一条:(1)idx≃0,即恒同映射idx零伦。(2) 对任意空间Y,映射f:X→Y,有f≃0。(3)对任意空间Z和连续映射g:Z→X,g≃0。
设A是空间X的子空间,i:A→X表包含映射,若存在连续映射r:X→A,使得r|A=idA(或r·i=idA),则r称为X到A的保核收缩,A称为X的收缩核。若有保核收缩r:X→A满足i·ridx:X→X,则H称为X到A的形变收缩,A称为X的
形变收缩核,若同伦H还满足对任意x∈A和t∈I有H(x,t)=x,则H称为X到A的一个强形变收缩,A称为X的强形变收缩核。强形变收缩是形变收缩,且若A是X的形变收缩核,则内射i:A→X是同伦等价。
两个拓扑空间X和Y同伦等价的充要条件是:存在空间Z,使得X与Y分别
同胚于Z的两个强
形变收缩核。
伦型相同的拓扑空间所共有的性质称为
同伦不变量。由于同胚的空间必同伦,故同伦不变量一定是
拓扑不变量。
代数拓扑学主要研究空间的同伦。
设A为空间X的子空间,序偶 (X,A) 称为空间偶,连续映射f: X→Y,把A映到Y的子空间B内,则记f:(X,A)→(Y,B)。若有连续映射f:(X,A)→(Y,B),g:(Y,B)→(X,A)使得g·f=idx,f·g=idY,则f为空间偶的同胚。同样有偶的同伦的概念。若有偶的同伦:fg:(X,A)→(Y,B)满足:对任意t∈I,x∈A有H(x,t)=f(x)=g(x),称f和g相对于A同伦,记作:或。 当A为空集∅时,相对同伦就是一般同伦。设A⊂X,则A是X的强形变收缩核的充要条件是:存在收缩映射(保核收缩)r:X→A使得ir≃idx:X→XrelA,其中i:A→X为内射。