Zrcadlová hypotéza symetrie - Mirror symmetry conjecture
tento článek může být pro většinu čtenářů příliš technická na to, aby je pochopili. Prosím pomozte to vylepšit na aby to bylo srozumitelné pro neodborníky, aniž by byly odstraněny technické podrobnosti. (Červenec 2020) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) |
V matematice zrcadlová symetrie je domněnkový vztah mezi jistým Rozdělovače Calabi – Yau a konstruovaný „zrcadlový potrubí“. Domněnka umožňuje jednomu se vztahovat k počtu racionální křivky na potrubí Calabi-Yau (kódováno jako Gromov – Wittenovy invarianty ) na integrály z rodiny odrůd (kódované jako dobové integrály na variace Hodgeových struktur ). Stručně řečeno to znamená, že existuje vztah mezi počtem rodů algebraické křivky stupně na odrůdě Calabi-Yau a integrály na dvojí odrůdě . Tyto vztahy byly původně objeveny Candelasem, De la Ossou, Greenem a Parkesem[1] v článku studujícím generikum quintic trojí v jako odrůda a konstrukce[2] z quintic Dwork rodina dávat . Krátce poté, co, Sheldon Katz napsal souhrnný papír[3] nastiňuje část jejich konstrukce a domýšlí, jaký by mohl být přísný matematický výklad.
Konstrukce zrcadla kvintického trojnásobku
Původně byla konstrukce zrcadlových potrubí objevena postupem ad-hoc. V zásadě generické quintic trojí tam by měla být přidružena rodina s jedním parametrem Calabi-Yau rozdělovače který má několik singularit. Po vyhodit do vzduchu tyto singularity, jsou vyřešeny a nový rozdělovač Calabi-Yau byl postaven. který měl převrácený Hodgeův diamant. Zejména existují izomorfismy
ale co je nejdůležitější, existuje izomorfismus
kde teorie strun ( A-model z ) pro státy v je zaměňována s teorií strun ( B-model z ) mající státy v . Teorie strun v A-modelu závisela pouze na Kahlerově nebo symplektické vzpěře zatímco B-model závisí pouze na složité struktuře . Zde načrtneme původní konstrukci zrcadlových potrubí a v pozdější části tohoto článku vezmeme v úvahu řetězcové teoretické pozadí a domněnky se zrcadlovými potrubími.
Složité moduly
Připomeňme, že obecný quintic trojí[2][4] v je definován a homogenní polynom stupně . Tento polynom je ekvivalentně popsán jako globální část svazek řádků .[1][5] Všimněte si, že vektorový prostor globálních řezů má rozměr
ale existují dvě ekvivalence těchto polynomů. Nejprve polynomy pod škálováním pomocí algebraický torus [6] (nenulové škálovače základního pole) vzhledem k ekvivalentním prostorům. Zadruhé, projektivní ekvivalence je dána automorfismus skupina , který je dimenzionální. To dává prostor rozměrových parametrů
od té doby , které lze zkonstruovat pomocí Geometrická invariantní teorie. Sada odpovídá třídám ekvivalence polynomů, které definují trojité hladké kvintické Calabi-Yau , dávat a moduli prostor quinti Calabi-Yau.[7] Nyní, pomocí Serre dualita a skutečnost, že každé potrubí Calabi-Yau je triviální kanonický svazek , prostor deformace má izomorfismus
s část Hodgeova struktura na . Za použití Lefschetzova hyperplošinová věta jediná netriviální kohomologická skupina je protože ostatní jsou izomorfní . Za použití Eulerova charakteristika a Eulerova třída, který je nejlepší třída Chern, rozměr této skupiny je . To je proto, že
Za použití Hodgeova struktura můžeme najít rozměry každé z komponent. Nejprve proto je Calabi-Yau, tak
dávat čísla Hodge , proto
udávající rozměr prostoru modulů rozdělovačů Calabi-Yau. Kvůli Bogomolev-Tian-Todorovova věta, všechny takové deformace jsou nerušené, takže hladký prostor je ve skutečnosti moduli prostor kvintických trojnásobků. Smyslem této konstrukce je ukázat, jak se převádějí komplexní parametry v tomto prostoru modulů Kähler parametry zrcadlového potrubí.
Zrcadlové potrubí
Existuje významná rodina rozdělovačů Calabi-Yau volal Dwork rodina. To je projektivní rodina
přes složitou rovinu . Všimněte si, že z této rodiny pochází pouze jedna dimenze složitých deformací mající různé hodnoty. To je důležité, protože Hodgeův diamant zrcadlového potrubí má
.
Rodina má skupinu symetrie
jednající
Všimněte si projektivity je důvodem podmínky
Přidružená kvocient odrůdy má rozlišení crepant daný[2][5] vyhozením do vzduchu singularity
dávat nové potrubí Calabi-Yau s parametry v . Toto je zrcadlové potrubí a má kde je každé číslo Hodge .
Nápady z teorie strun
v teorie strun existuje třída modelů s názvem nelineární sigma modely které studují rodiny map kde je rod algebraická křivka a je Calabi-Yau. Tyto křivky jsou nazývány světové listy a představují zrození a smrt částice jako uzavřený řetězec. Jelikož se řetězec mohl v průběhu času rozdělit na dva nebo více řetězců a nakonec se tyto řetězce spojily a zhroutily se na konci životnosti částice, představuje algebraická křivka tuto životnost řetězce matematicky. Pro jednoduchost byly původně uvažovány pouze křivky rodu 0 a mnoho výsledků popularizovaných v matematice se zaměřilo pouze na tento případ.
Ve fyzikální terminologii jsou tyto teorie také heterotické teorie řetězců protože mají supersymetrie který přichází ve dvojici, takže ve skutečnosti existují čtyři supersymetrie. To je důležité, protože z toho vyplývá, že existuje dvojice operátorů
působící na Hilbertově prostoru států, ale definované pouze do znaménka. Tato nejednoznačnost je to, co původně navrhovali fyzikům, že by měla existovat dvojice Calabi-Yau variet, které mají teorie dvojitých řetězců, které si tuto nejednoznačnost navzájem vyměňují.
Prostor má složitou strukturu, což je integrovatelný téměř složitá struktura , a protože je Kähler potrubí nutně má symplektická struktura volal Kählerova forma který může být složitější do a složitější Kählerova forma
což je uzavřený -forma, proto je jeho třída cohomologie v
Hlavní myšlenkou dohadů Mirror Symmetry je studium deformace nebo moduly, komplexní struktury a složitá symplektická struktura způsobem, který tyto dva dělá dvojí navzájem. Zejména z pohledu fyziky[8]str. 1-2, teorie superkonformního pole pole Calabi-Yau by mělo být ekvivalentní duální superkonformní teorii pole zrcadlového potrubí . Zde konformní prostředky konformní ekvivalence což je stejná třída ekvivalence a složitých struktur na křivce .
Existují dvě varianty nelineárních sigma modelů nazývaných A-model a B-model které uvažují o párech a a jejich moduly[9]ch 38 str. 729.
A-model
Korelační funkce z teorie strun
Vzhledem k potrubí Calabi-Yau se složitou třídou Kahler nelineární sigma model teorie strun by měl obsahovat tři generace částic, elektro, slabý a silné jaderné síly[10]str. Abychom pochopili, jak tyto síly interagují, tříbodová funkce zvaná Spojka Yukawa je zaveden, který funguje jako korelační funkce pro státy v . Všimněte si, že tento prostor je vlastní prostor operátora na Hilbertův prostor z státy pro teorii strun[8]str. 3-5. Tato tříbodová funkce je „počítána“ jako
použitím Feynmanova cesta integrální techniky, kde jsou naivní počet racionálních křivek s třídou homologie , a . Definování těchto čísla instanton je předmětem Teorie Gromov – Witten. Všimněte si, že v definici této korelační funkce záleží pouze na Kahlerově třídě. To inspirovalo některé matematiky ke studiu hypotetických moduli prostorů Kahlerových struktur na potrubí.
Matematická interpretace korelačních funkcí A-modelu
V A-model odpovídající prostor modulů jsou moduly pseudoholomorfní křivky[11]str. 153
nebo prostory Kontsevichova modulu[12]
Tyto prostory modulů mohou být vybaveny a virtuální základní třída
nebo
který je reprezentován jako mizející místo sekce svazku zvaného Obstrukční svazek v prostoru modulů. Tato část pochází z diferenciální rovnice
které lze zobrazit jako narušení mapy . Lze jej také zobrazit jako Poincaré dual z Eulerova třída z pokud je to Vektorový svazek.
S původní konstrukcí byl uvažovaný model A na generickém kvintickém trojnásobku .[9]
B-model
Korelační funkce z teorie strun
Pro stejné potrubí Calabi-Yau v podsekci A-model existuje duální teorie superkonformního pole, která má stavy v eigenspace provozovatele . Je to funkce tříbodové korelace definována jako
kde je holomorfní 3 forma na a pro nekonečně malou deformaci (od té doby je tečna prostoru modulů prostoru Calabi-Yau potrubí obsahující tím, že Mapa Kodaira – Spencer a Bogomolev-Tian-Todorovova věta ) existuje spojení Gauss-Manin brát a třída do a třída, tedy
lze integrovat do . Všimněte si, že tato korelační funkce závisí pouze na složité struktuře .
Další formulace Gauss-Maninova spojení
Působení tříd kohomologie na lze také chápat jako cohomologickou variantu vnitřní produkt. Lokálně třída odpovídá Cechovu cyklu pro nějaké pěkné dost krytí dát sekci . Potom vkládací produkt dává prvek
které lze přilepit zpět do prvku z . Je to proto, že se překrývá
,
dávat
proto definuje 1-kolečko. Opakováním tohoto procesu získáte 3-kolečko
což se rovná . Je to proto, že lokálně funguje Gauss-Maninovo spojení jako produkt interiéru.
Matematická interpretace korelačních funkcí B-modelu
Matematicky B-model je variace hodinových struktur který byl původně dán stavbou z rodiny Dwork.
Zrcadlový dohad
Vztah těchto dvou modelů teorie strun vyřešením nejednoznačnosti znaménka pro operátory vedl fyziky k následující domněnce[8]str: pro potrubí Calabi-Yau mělo by existovat zrcadlové potrubí Calabi-Yau takové, že existuje zrcadlový izomorfismus
což poskytuje kompatibilitu přidruženého modelu A a modelu B. To znamená dané a takhle pod zrcadlovou mapou je rovnost korelačních funkcí
To je významné, protože to souvisí s počtem stupňů rod křivky na kvintickém trojnásobku v (tak ) k integrálům ve variantě Hodgeových struktur. Navíc jsou tyto integrály skutečně vypočítatelné!
Viz také
- Cotangent komplex
- Homotopy asociativní algebra
- Kuranishi struktura
- Zrcadlová symetrie (teorie strun)
- Moduly algebraických křivek
- Kontsevichův moduli prostor
externí odkazy
Reference
- ^ A b Candelas, Philip; De La Ossa, Xenia C .; Green, Paul S .; Parkes, Linda (1991-07-29). „Dvojice potrubí Calabi-Yau jako přesně rozpustná superkonformní teorie“. Jaderná fyzika B. 359 (1): 21–74. Bibcode:1991NuPhB.359 ... 21C. doi:10.1016/0550-3213(91)90292-6. ISSN 0550-3213.
- ^ A b C Auroux, Dennis. „Kvintický trojnásobek a jeho zrcadlo“ (PDF).
- ^ Katz, Sheldon (1993-12-29). "Racionální křivky na Calabi-Yau trojnásobné". arXiv:alg-geom / 9312009.
- ^ například jako sada je podmnožinou Calabi-Yau potrubí složitý projektivní prostor
- ^ A b Morrison, David R. (1993). "Zrcadlová symetrie a racionální křivky na kvintických trojnásobcích: průvodce pro matematiky". J. Amer. Matematika. Soc. 6: 223–247. arXiv:alg-geom / 9202004. doi:10.1090 / S0894-0347-1993-1179538-2. S2CID 9228037.
- ^ Což lze považovat za -akce na budování složitý projektivní prostor
- ^ Obecněji jsou takové prostory modulů konstruovány pomocí projektivní ekvivalence schémat v pevném projektivním prostoru na pevném Hilbertovo schéma
- ^ A b C Cox, David A. Katz, Sheldon. (1999). Zrcadlová symetrie a algebraická geometrie. Americká matematická společnost. ISBN 978-0-8218-2127-5. OCLC 903477225.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
- ^ A b Zrcadlová symetrie. Hori, Kentaro. Providence, RI: American Mathematical Society. 2003. ISBN 0-8218-2955-6. OCLC 52374327.CS1 maint: ostatní (odkaz)
- ^ Hamilton, M. J. D. (2020-07-24). „Higgsův boson pro matematiky. Poznámky k přednášce o teorii měřidel a lámání symetrie“. arXiv:1512.02632 [math.DG ].
- ^ McDuff, Dusa, 1945- (2012). J-holomorfní křivky a symplektická topologie. Salamon, D. (Dietmar) (2. vydání). Providence, R.I .: American Mathematical Society. ISBN 978-0-8218-8746-2. OCLC 794640223.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
- ^ Kontsevich, M .; Manin, Yu (1994). „Třídy Gromov-Witten, kvantová kohomologie a enumerativní geometrie“. Komunikace v matematické fyzice. 164 (3): 525–562. arXiv:hep-th / 9402147. Bibcode:1994CMaPh.164..525K. doi:10.1007 / BF02101490. ISSN 0010-3616. S2CID 18626455.
Knihy / poznámky
- Zrcadlová symetrie - Hliněný matematický institut ebook
- Zrcadlová symetrie a algebraická geometrie - Cox, Katz
- O práci Givental ve vztahu k zrcadlové symetrii
První důkazy
- Equivariant Gromov - Witten Invariants - Originální důkaz společnosti Givental pro projektivní úplné křižovatky
- Zrcadlový vzorec pro kvintické trojnásobky
- Racionální křivky na hyperplošinách (po A. Givental) - vysvětlení Giventalova důkazu
- Zrcadlový princip I - Lian, Liu, Yauův důkaz uzavírající mezery v Giventalově důkazu. Jeho důkaz vyžadoval nevyvinutou teorii Floerovy homologie
- Duální mnohostěn a zrcadlová symetrie pro hyperplochy Calabi-Yau v torických variantách - první obecná konstrukce zrcadlových odrůd pro Calabi-Yau v torických odrůdách
- Zrcadlová symetrie pro abelianské odrůdy
Výzkum
- Zrcadlová symetrie: od kategorií po počty křivek - vztah mezi homologickou zrcadlovou symetrií a klasickou zrcadlovou symetrií
- Vnitřní zrcadlová symetrie a propíchnuté Gromov-Wittenovy invarianty
Homologická zrcadlová symetrie
- Kategorická zrcadlová symetrie: Eliptická křivka
- Úvod do homologické zrcadlové symetrie a případ eliptických křivek
- Homologická zrcadlová symetrie pro křivku rodu dva
- Homologická zrcadlová symetrie pro kvintickou trojnásobnost
- Homologická zrcadlová symetrie pro Calabi-Yau hyperplochy v projektivním prostoru
- Spekulace o homologické zrcadlové symetrii pro hyperplochy v