代數幾何一:代數簇

爆破(blow-up)

想像你站在一條曲線自我相交之處,想把兩條分支拉開以便分別看清它們。爆破正是這麼做:它把單一點換成過該點的所有方向(一整個切線的射影空間),分離了在該點糾纏在一起的東西。它是解消奇異點的基本手術——把一個被掐緊或自我相交的簇變成光滑的,而不改變其餘任何地方。

仿射空間 A^n 在原點的爆破是簇 Bl_0 A^n = { (x, [l]) 屬於 A^n x P^{n-1} : x 落在直線 l 上 },連同回到 A^n 的投影 pi。在原點之外 pi 是同構,因為非零點唯一決定其方向;但原點之上的整條纖維是 P^{n-1} 的一份拷貝,即例外除子 E,記錄了過 0 的每個方向。要在某點爆破一個簇 X,取 X 在原點之外的部分在 Bl_0 A^n 內的閉包;這給出 X 的嚴格變換。它對奇異曲線的效果是依切線方向分離各分支:結點的兩條分支有相異切線,故一次爆破即可解消,因為兩分支落在 E 的不同點上。

爆破是奇異點解消的引擎:廣中平祐定理說,在特徵零的域上,任何簇都能透過沿光滑中心的有限次爆破變得光滑;它們也是雙有理幾何的基本工具,因為爆破總是雙有理態射(在稠密開集上是同構)。值得記清的提醒。爆破確實改變簇:它是雙有理而非同構,且會升高某些上同調、降低自相交數。並非每個奇異點都能一步解消——尖點的兩條分支共享一個切線方向,需不止一次爆破——而在正特徵中解消遠更微妙,且僅在低維近期才被建立。

在原點爆破 A^2 並取結點 y^2 = x^2(x + 1) 的嚴格變換:在圖卡 y = tx 中,方程在除去 x^2 後變成 t^2 = x + 1,是一條光滑曲線,與例外直線交於兩點 t = 1 與 t = -1。單一的自我相交已被拉開成兩個分離的光滑點。

單次爆破透過在例外除子上分離結點的兩個相異切線方向來解消它。

爆破是雙有理但非同構——它用一個例外除子取代一點並改變上同調。尖點(分支共享切線)無法一次爆破解消,需要數次。

又称
blowing upmonoidal transformationsigma-process爆破變換胚騰擴張