複幾何與凱勒幾何

凱勒流形(Kähler manifold)

/ KAY-ler /

複流形帶有複結構 J;黎曼流形帶有度量 g 以量長度;辛流形帶有閉 2-形式 omega 以量相空間中的面積。凱勒流形是這三種結構同時棲身且彼此完美相容的稀有而美妙情形——度量、複結構與辛形式互相緊扣,使複幾何、黎曼幾何與辛幾何同時描述同一個對象。這三重巧合正是凱勒流形成為複幾何主角、並成為代數簇天然居所的原因。

精確地說,先在複流形上取一個埃爾米特度量:一個滿足 g(JX, JY) = g(X, Y) 的黎曼度量 g。由 g 與 J 構造基本 2-形式 omega(X, Y) = g(JX, Y),稱為凱勒形式(一個 (1,1)-形式)。這個度量是凱勒的,當且僅當此形式為閉:d omega = 0。這一條微分方程等價於一整串條件,其中任一條都可取為定義:複結構 J 對列維-奇維塔聯絡是平行的;列維-奇維塔聯絡等於陳聯絡;局部上度量由單一實函數 K(凱勒位勢)透過 g_{i,j-bar} =(K 的二階混合導數)給出,即 omega = i partial partial-bar K。條件 d omega = 0 意味 omega 也是辛形式,所以凱勒流形同時是辛的。

緊凱勒流形享有一連串在一般情形無法取得的強大定理:霍奇分解(上同調按 (p,q) 型分裂)、霍奇對稱 h^{p,q} = h^{q,p}、強萊夫謝茨定理、partial partial-bar 引理,以及透過小平,在存在正線叢時的射影可嵌入性。每個光滑射影簇都是凱勒的(把射影空間的富比尼-施圖迪度量限制過來)。關鍵的誠實要點:並非每個複流形都是凱勒的。第一貝蒂數為奇數的緊複流形(霍普夫曲面、大多數非代數曲面)不可能是凱勒的,因為霍奇對稱會逼使 b_1 為偶數。是複的、甚至是辛的,都不會白白給你凱勒。

配以富比尼-施圖迪度量的複射影空間 CP^n 是凱勒流形的典範:在一張仿射圖卡中其凱勒形式為 omega = (i/2) partial partial-bar log(1 + |z|^2),它是閉且正的。由於每個光滑射影簇都透過限制繼承這個度量,它們全都是凱勒的——這正是代數幾何與凱勒幾何如此大幅重疊的原因。

配富比尼-施圖迪度量的 CP^n 是凱勒的,因此每個光滑射影簇也是。

複並不蘊含凱勒。任何第一貝蒂數為奇數的緊複流形(例如霍普夫曲面)都不是凱勒的,因為緊凱勒流形上的霍奇對稱逼使 b_1 為偶。

又称
Kähler metric凱勒度量