李代數

泛包絡代數

李括號並不是結合乘法,但它非常想成為某個結合代數裡的換位子。泛包絡代數是滿足這一願望的最經濟的結合代數:它的構造使抽象括號 [x, y] 真正變成換位子 xy - yx,而且做得盡可能自由,除括號本身所要求的關係外不附加任何關係。它是把李理論翻譯成結合代數與模的語言的裝置。

具體地說,U(L) 是張量代數 T(L) 對由所有形如 x (tensor) y - y (tensor) x - [x, y] 的元素生成的雙邊理想取的商。它帶有一個李代數映射 i : L -> U(L),並滿足泛性質:從 L 到任一結合代數 A(的換位子李代數)的任何李代數同態,都唯一地通過一個結合代數同態 U(L) -> A 分解。特別地,L 的表示恰好就是 U(L) 上的模。

龐加萊-伯克霍夫-維特(PBW)定理確定了 U(L) 的「大小」:若 x_1, ..., x_n 是 L 的一組有序基,則有序單項式 x_1^{a_1} ... x_n^{a_n} 構成 U(L) 的一組基。特別地,映射 i : L -> U(L) 是單射,所以 L 確實嵌入某個結合代數中,而即便 L 本身高度不可交換,U(L) 也大得像一個多項式環。

對 1 維阿貝爾李代數 L = span(x),沒有非平凡括號,故 U(L) = k[x],即單變量多項式環。對滿足 [x, y] = z(z 在中心)的海森堡代數,U(L) 是一個類外爾代數的環,其中 xy - yx = z 作為真正的恆等式成立。

阿貝爾 L 的 U(L) 是多項式環;海森堡代數的 U(L) 則是外爾代數的近親。

當 L 阿貝爾時,關係 x (tensor) y - y (tensor) x - 0 僅強加可交換性,故 U(L) 就是 L 上的多項式環(對稱代數)。PBW 表明,一般而言 U(L) 作為向量空間並不比這個可交換的影子更大。