龐特里亞金類(Pontryagin class)
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龐特里亞金類是「實」向量叢的示性類——陳類在實叢上的類比。實叢沒有自然的複結構,所以你無法直接寫出給出陳類的行列式公式;訣竅是把叢複化(與 C 張量)並讀出其陳類,再只保留那些存活下來的。結果是一列不變量 p_1, p_2, ...,它們偵測實叢的扭轉,並且重要地偵測流形切叢的扭轉。
精確地說,對 M 上的實向量叢 E,複化為 E (x) C,並定義第 j 個龐特里亞金類為 p_j(E) = (-1)^j c_{2j}(E (x) C),住在 H^{4j}(M; Z) 中。複化的奇陳類是 2-撓元,被捨去,這就是為什麼龐特里亞金類坐落於次數 4, 8, 12, ...,且只有偶指標的陳類出現。經由陳-韋伊,用曲率為 Omega(取值於 so(n),即反對稱的 2-形式)的度量聯絡,全龐特里亞金類由 det(I + (1/2pi) Omega) 保留次數 4j 的部分代表;具體地,p_1 由 -(1/8pi^2) tr(Omega ^ Omega) 代表。對偶數秩的定向叢,歐拉類是更細的不變量,其平方是最高的龐特里亞金類。
龐特里亞金類是光滑流形拓樸的主力不變量。它們進入符號差定理(希爾策布魯赫:4k 維流形的符號差是龐特里亞金數的一個特定多項式)、構成共邊(cobordism)的障礙,而龐特里亞金數是區分奇異光滑結構的積分——米爾諾用它們偵測出奇異 7-球面。兩個誠實的警告:如同所有陳-韋伊輸出,曲率公式只看見實(非撓)的部分;而經複化與陳類的關係意味奇次數的資訊被刻意丟棄(它會是 2-撓元)。龐特里亞金類比陳類粗糙,正是因為實叢比複叢攜帶較少的結構。
閉定向 4-流形 M 切叢的第一龐特里亞金類積分得一個數 p_1(M),而希爾策布魯赫符號差定理說 M 的符號差(H^2 上交截形式的符號差)等於 p_1(M)/3。例如複射影平面 CP^2 的符號差為 1,故其 p_1 的積分必為 3——這是個由曲率積分釘下的拓樸事實。
在維數 4 中,符號差 = p_1/3:一個龐特里亞金數算出一個純拓樸不變量。
龐特里亞金類住在次數 4j(而非陳類的 2j),且它們捨去複化的奇資訊,那只是 2-撓元。所以它們比陳類粗糙——複叢兩者都有,而龐特里亞金類是陳類的一個非單射函數。一如既往,陳-韋伊公式只看見非撓(實)的部分。