幾何結構、(G,X)幾何與泰希米勒理論

發展映射

假設你帶著一個 (G,X)結構在流形上行走,每一步都用局部圖卡寫下你在模型空間 X 中的位置。只要你留在同一張圖卡內這毫不含糊,但要比較相距甚遠的位置,你必須沿路徑解析延拓圖卡,用 G 的轉移元素把每張新圖卡黏到前一張。發展映射就是這延拓的整體記錄:從一個基點出發,它沿萬有覆疊上的每條路徑追蹤,並賦予它在 X 中一個單一而一致的位置。

精確地說,設 M-tilde 為 M 的萬有覆疊,承載提升的 (G,X)結構。發展映射是一個映射 D: M-tilde -> X,它是局部微分同胚(事實上是與圖卡相容的浸入),且在後合成一個 G 的元素之下唯一。你用解析延拓建構它:在基點附近固定一張圖卡,對任何其他點沿一條從基點出發的路徑前進,並在每個重疊處用轉移元素修正下一張圖卡,使各片拼成入 X 的單一映射。由於 M-tilde 單連通,結果與所選路徑無關,故 D 在整個 M-tilde 上有定義——但它未必下降到 M,因為繞一個非平凡迴圈會把 D 改變一個固定的 G 元素。

這個無法下降正是完整性:對每個甲板變換 gamma 都有 D(gamma . x) = rho(gamma) . D(x),其中 rho 為完整性表示。所以發展映射與完整性是同一對象的兩面。當 D 是映到 X 的覆疊映射時結構恰為完備(此時 M-tilde = X,而 M 是 X 對 G 的離散子群的商),而當 D 例如是映到真子集的開嵌入時則不完備——帶尖點曲面上的雙曲結構,若看錯方向,可能只發展到 H^2 的一部分。

取一個錐角為 2pi/3 的歐氏錐(一個平坦圓盤,切掉 120 度的楔形並把兩邊黏合)。在錐點之外它有平坦的 (G,X = R^2) 結構。沿一個環繞錐點的小迴圈發展:繞一圈時,發展映射只掃過 R^2 的 120 度扇形,邊就被認同,故 D 在每點附近是局部微分同胚,但整體上是無法閉合的「旋轉樓梯」。該迴圈的完整性是把扇形兩邊黏起的 120 度旋轉。

繞錐點的迴圈發展時掃出 R^2 的一塊楔形;完整性即閉合該楔形的旋轉。

發展映射是浸入(局部微分同胚),一般並非嵌入:它可以自我重疊,而對不完備結構它可能完全錯過 X 的一部分。此處的「可發展」意指「可由解析延拓展開」,對任何 (G,X)結構都自動成立——它不是額外假設。

又稱
developmentdeveloping immersion展開映射