复流形的切空间和复化切空间

                     

贡献者: int256

预备知识 复流形

1.(余)切空间

   这是直接视 $n$ 维复流形 $M$ 为 $2n$ 维实流形得到的,$T_{\mathbb R, p} M$。对余切空间同理。

2. 全纯切丛与反全纯切丛

   接下来是复化切空间的定义。对于复流形 $(M, J)$(这里的 $M$ 是一个实流形,配备了 $J$ 的复结构),其上的 $J_p: T_{\mathbb R,p} M \to T_{\mathbb R, p} M$ 即限定在 $p$ 点的复结构 $J$,是 $p$ 点的切空间 $T_{\mathbb R, p} M$ 的自同态。

   考虑将切空间复化:$T_{\mathbb R, p} M \mapsto T_{\mathbb R, p} M \otimes \mathbb C$,即每个切矢量的 “系数” 可以从实数变为复数,则 $J_p$ 给出了:

\begin{equation} J_p : T_{\mathbb R,p} M \otimes \mathbb C \to T_{\mathbb R, p} M \otimes \mathbb C ~. \end{equation}

   $J^2 = -1$ 给出了 $J$ 在 $T_{\mathbb R, p} M$ 的特征值是 $\pm \mathrm i$,就可以对 $T_{\mathbb R, p} M \otimes \mathbb C$ 的直和分解,对应到两个特征空间:

\begin{equation} T_{\mathbb C, p} M = T_{\mathbb R, p} M \otimes \mathbb C = T_p^{1, 0} M \oplus T_p^{0, 1} M ~. \end{equation}
其中,$T_p^{1, 0} M$ 对应 $+\mathrm i$ 特征值,称为全纯切空间,$T_p^{0, 1} M$ 对应 $-\mathrm i$ 特征值,称为反全纯切空间

   类似的,对整个流形而言,

\begin{equation} T_{\mathbb C} M = T_\mathbb R M \otimes \mathbb C = T^{1, 0} M \oplus T^{0, 1} M ~. \end{equation}
其中,$T^{1, 0} M$ 对应 $+\mathrm i$ 特征值,称为全纯切丛,$T^{0, 1} M$ 对应 $-\mathrm i$ 特征值,称为反全纯切丛

   可以写出:

\begin{equation} \begin{aligned} T^{1, 0} M &= \{v \in T_{\mathbb C} M \mid J(v) = +\mathrm i v\} \\ T^{0, 1} M &= \{v \in T_{\mathbb C} M \mid J(v) = -\mathrm i v\} \end{aligned} ~. \end{equation}

   他们分别诱导出基矢量:

\begin{equation} \left\{ \frac{\partial}{\partial{z_i}} := \frac{1}{2} \left( \frac{\partial}{\partial{x_i}} - \mathrm i \frac{\partial}{\partial{y_i}} \right) \right\} ~, \end{equation}
\begin{equation} \left\{ \frac{\partial}{\partial{\bar z_i}} := \frac{1}{2} \left( \frac{\partial}{\partial{x_i}} + \mathrm i \frac{\partial}{\partial{y_i}} \right)\right\} ~. \end{equation}

   在复几何中,可以在全纯切丛上研究一些几何。

3. 复化切空间中的切向量

   利用这个分解,我们可以把任意一个 $T_\mathbb C M$ 中的矢量分解为 $T^{1, 0} M$ 中的矢量和 $T^{0, 1} M$ 中的矢量的直和,一般区分拉丁字母和希腊字母:

\begin{equation} S^a = S^\alpha + S^{\bar \alpha} ~. \end{equation}

   自然可以给出:

\begin{equation} J^a_b = \mathrm i \delta^\alpha_\beta - \mathrm i \delta^{\bar \alpha}_{\bar \beta} = \mathrm i(\delta^\alpha_\beta - \delta^{\bar \alpha}_{\bar \beta} )~. \end{equation}

4. 复化余切丛

   复化余切丛的构造方法可以类比实流形和复流形的复化切丛,对偶地,

\begin{equation} T^*_\mathbb C M = T^*_\mathbb R M \otimes \mathbb C ~. \end{equation}


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