幾何結構、(G,X)幾何與泰希米勒理論

韋伊-彼得森度量

/ VYE PEH-ter-son /

泰希米勒空間是曲面所能採取的雙曲形狀之空間,而如同任何形狀空間,它呼喚「兩個形狀相距多遠」與「哪些形變方向大或小」的概念。韋伊-彼得森度量是一個自然的答案:泰希米勒空間上的一個黎曼度量,藉著對照曲面自身的雙曲幾何來量度形變而建成。它是使模空間表現得像一個有限體積負曲率對象的度量,也支撐曲線模空間上大量的分析。

精確地說,T(S) 在點 X 的切向量是複結構的無窮小形變,由調和貝爾特拉米微分 mu 表示(對偶地由全純二次微分 q,即 X 餘切叢平方的一個切片表示)。兩個這樣的二次微分 q_1, q_2 的韋伊-彼得森內積,是 q_1 乘 q_2 的共軛、除以雙曲面積形式,在 X 上的積分:在 X 上積分 (q_1 conj(q_2)) / (rho^2),其中 rho^2 為雙曲度量。此配對為埃爾米特的,並在 T(S) 上定義一個凱勒度量——在映射類群下不變,故下降到模空間 M(S)。

它的幾何豐富而影響深遠:韋伊-彼得森度量有「負」截面曲率(不離零有界,也不恆定)、測地凸,但「不完備」——測地線可在有限長度內跑出邊緣,恰在曲面藉把測地線捏到零長度而退化之處。沃爾珀特證明 WP 凱勒形式在芬切爾-尼爾森座標下等於 (1/2) 乘 d(l_i) ^ d(tau_i) 之和,故長度與扭轉辛地共軛。此度量在模空間上的有限總體積(由沃爾珀特與米爾札哈尼經優美遞迴算出)支撐曲線模空間上的交截數公式,把雙曲幾何繫於代數幾何乃至二維引力。

在虧格 2 模空間上,沿一條韋伊-彼得森測地線朝三條褲子曲線之一收縮的邊界前進:l_1 -> 0。到那個退化曲面的 WP 距離是「有限」的(度量不完備),儘管雙曲曲面本身變成一個有節曲面(一條被捏的曲線),在泰希米勒度量中卻無限遠。這種有限性正是給 M(S) 有限韋伊-彼得森體積之物,即米爾札哈尼藉對褲子分解遞迴算出的量。

WP 不完備性:捏一條曲線(l_1 -> 0)位於有限韋伊-彼得森距離,給模空間有限 WP 體積。

韋伊-彼得森度量不完備,其曲率為負但「不」被某負常數上界、也不被下界——切勿把它當成常曲率甚至夾曲率空間。它也不同於泰希米勒度量(一個芬斯勒、非黎曼的度量,那才是完備的);二者不同,不應混淆。

又称
WP metricWeil-Petersson Kähler metric韋爾-彼得森度量魏爾-彼得森度量