胞腔同調(cellular homology)
若一個空間是一個胞腔接一個胞腔組裝起來的——先是點,再是端點黏好的弧,再是沿邊緣黏上的圓盤,如此繼續(一個 CW 複形)——那麼它的同調應該僅由這些胞腔以及每個胞腔的黏貼方式就能算出。胞腔同調正好提供這個:一個每個胞腔一個生成元的鏈複形,遠小於奇異複形,卻計算出相同的同調群。
胞腔鏈群 C_n^{CW} 是 X 的 n 胞腔上的自由阿貝爾群。它的邊界映射是胞腔邊界,用度來計算:(n-1) 胞腔 e' 在 n 胞腔 e 的邊界中的係數,是把 e 沿其邊界球面黏貼、再把除 e' 外一切壓掉所得映射 S^{n-1} -> S^{n-1} 的度。這些整數記在關聯矩陣裡。透過骨架過濾的長正合序列與切除,可證 d 平方 = 0,且所得同調 H_n(C^{CW}) 自然同構於奇異同調 H_n(X)。
實用威力極為驚人。對僅有有限多胞腔的 CW 複形,鏈群是有限生成的,邊界映射是明確的整數矩陣,於是同調化為手算或機算的史密斯標準形。當胞腔散佈於各維度使得相鄰維度的任兩胞腔不共享邊界度時,所有邊界映射皆為零,同調就只是胞腔上的自由阿貝爾群——這正是為何複射影空間 CP^n(每個偶維度恰一個胞腔)有 H_{2k} = Z 而所有奇數同調為零。
誠實的細則:胞腔同調需要 CW 結構,而答案與你選哪個 CW 結構無關(這正是與奇異同調一致的內容)。度的計算可能確實微妙——黏貼映射中的定向與符號必須仔細追蹤,一個粗心的符號把正確的關聯數變成錯的。此方法計算包含撓的整係數同調,不像德拉姆上同調對撓視而不見。
實射影平面 RP^2 有一個 CW 結構,維度 0、1、2 各一個胞腔。從 2 胞腔到 1 胞腔的胞腔邊界是乘以 2(黏貼映射把邊界圓繞兩圈)。故 H_0 = Z、H_1 = Z/2Z、H_2 = 0——H_1 中的撓正是邊界度 2 的顯現。
由三個胞腔構成的 RP^2:邊界度 2 產生 H_1 中的撓 Z/2。
胞腔同調計算包含撓的整係數同調,但你必須正確追蹤黏貼映射的度及其符號——那裡一個符號錯誤會悄悄破壞邊界矩陣。它需要 CW 結構;並非每個空間都有。