向量叢、K理論與示性類

約化K理論(reduced K-theory)

當你計算 K(X) 時,總會發現裡頭藏著一個自由的 Z 副本,它只記錄叢的秩(在一點上作為向量空間的維數)。那部分平淡無奇,對每個空間都一樣;約化 K 理論就是把這份平凡記帳剝除後的 K 理論,使剩下的只度量真正的扭轉——叢資料中天真維數計數看不到的那部分。

選 X 中一個基點 x_0。基點的包含給出映射 K(X) -> K(point) = Z(在 x_0 取秩),而約化 K 理論 K-tilde(X) 是此映射的核:秩相等的類 [E] - [F]。等價地 K(X) 分裂為 K-tilde(X) + Z,那個 Z 即秩。若對某 k 有 E + (秩 k 平凡叢) 同構於 E' + (秩 k 平凡叢),則稱 E 與 E' 穩定同構;約化 K 理論恰是叢的穩定同構類所成的群,加法為直和。穩定化——加上平凡的直和項——正是使分類乾淨而週期化的關鍵動作。

約化 K 理論是許多陳述的恰當居所:K-tilde(S^n) 是博特週期性的引擎,懸垂與正合序列中出現的正是約化群,著名的球面上向量場與霍普夫不變量為一的結果也都透過它表述。要記清的提醒是:約化 K 理論度量的是穩定現象,它把只差平凡直和項的叢視為相同,所以一個叢可以是穩定平凡(在約化 K 理論中為零)卻作為非穩定叢確實非平凡。穩定平凡比平凡更弱。

二維球面的切叢 TS^2 非平凡(球面梳不平)。但 TS^2 + (法線叢) = S^2 上平凡的 R^3,所以 TS^2 是穩定平凡的:加上一條平凡直線後它變平凡。因此 [TS^2] 在約化 K 理論中為零,儘管 TS^2 本身不是平凡叢。

TS^2 是穩定平凡,故在約化 K 理論中為零——穩定平凡與真平凡之分的清晰例證。

約化 K 理論記錄的是穩定同構,故在那裡為零意味穩定平凡,而非平凡。S^2 的切叢是標準提醒:在約化 K 理論中為零,卻確實不可平行化。

又称
reduced K(X)K-tilde(X)約化K群