複幾何與凱勒幾何

全純線叢(holomorphic line bundle)

在複流形的每一點上貼一條一維複線(一份 C),逐點光滑地扭轉,扭轉方式由全純的黏合規則記錄下來。這就是全純線叢。圓柱(不扭)與莫比烏斯帶(扭一次)是卡通式的實圖像;在複流形上,那條線是複的,黏合函數是處處不為零的全純函數。線叢是談論「不太算函數的函數」不可或缺的詞彙——像亞純函數、西塔函數,以及你用來把簇嵌入的正叢的截面這類對象。

精確地說,複流形 M 上的全純線叢 L 由一個開覆蓋 U_a 與全純轉移函數 g_{ab}: U_a 交 U_b -> C^*(非零複數)給定,並在三重重疊上滿足上閉鏈條件 g_{ab} g_{bc} = g_{ac}。全純截面是在每根纖維中全純地選一個點——局部上是一個全純函數 s_a,在重疊處滿足 s_a = g_{ab} s_b。全純線叢的全體在張量積下構成一個群(對偶叢是逆元,平凡叢是單位元);這個群就是皮卡群 Pic(M)。在緊流形上,L 最重要的不變量是它的第一陳類 c_1(L),屬於 H^2(M, Z),它衡量該叢的拓樸扭轉,並連同一個度量一起衡量它的曲率。

線叢之所以是重頭戲,是因為緊流形上的整體全純函數只有常數——所以要獲得豐富的全純對象,你得容許受控的極點與零點,而這恰恰是線叢截面所編碼的。截面空間的維數 h^0(M, L) 及其更高的上同調,由黎曼-羅赫計算,並由消失定理掌控。一個常見混淆:線叢的截面不是 M 上的函數(它們棲身於扭轉的叢中),而一個非平凡線叢可能根本沒有任何非零整體全純截面(例如曲線上負次數的叢)。

在 CP^n 上,重言線叢 O(-1) 把每個點(C^{n+1} 中過原點的一條直線)那條線本身指派為它的纖維;它的對偶 O(1) 是超平面叢。對 k >= 0,O(k) 的整體全純截面恰恰是 n+1 個座標的 k 次齊次多項式,而 O(1) 正是那個正叢,其截面給出 CP^n 到更大射影空間的嵌入。

在 CP^n 上,O(k) 的截面是 k 次齊次多項式;O(1) 是正的(豐沛的)叢。

線叢的截面不是 M 上的函數,且一個叢可能沒有整體截面。截面的數目是由黎曼-羅赫與消失定理掌控的微妙上同調量,並非能單從拓樸讀出。

又称
holomorphic rank-1 vector bundleinvertible sheaf (algebraic version)全純線叢可逆層