惠特尼求和公式(Whitney sum formula)
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當你把兩個叢疊起來——取它們的直和,即惠特尼和,逐纖維地把兩個向量空間黏成一個較大的——它們的示性類如何結合?惠特尼求和公式是那條清爽的乘法規則:和的全示性類是各全示性類之積。它是讓你把複雜的叢分解成簡單片塊來計算其類的記帳原則。
精確地說,對同一底空間上的複叢 E 與 F,全陳類滿足 c(E (+) F) = c(E) c(F),其中乘積是上同調中的杯積,全類為 c = 1 + c_1 + c_2 + ...。逐次數讀出:c_1(E (+) F) = c_1(E) + c_1(F),而 c_2(E (+) F) = c_2(E) + c_1(E) c_1(F) + c_2(F),依此類推——個別的類「不是」可加的,只有全類相乘。同樣的陳述對全史蒂弗-惠特尼類成立(w(E (+) F) = w(E) w(F)),且模去 2-撓元後對全龐特里亞金類也成立。從陳-韋伊這一側看是透明的:直和聯絡的曲率是分塊對角的,所以 det(I + (i/2pi) Omega) 分解為兩塊行列式之積。
與分裂原理——讓你為了計算示性類而可假裝任何叢是線叢之直和的訣竅——結合起來,惠特尼求和公式是整套理論的計算引擎。你把線叢之和的全類寫成因子 (1 + x_i) 之積,其中 x_i 是線叢被加項的第一陳類(陳根),於是每個示性類都變成 x_i 的對稱多項式。一個要記住的警語:公式對「全」類是乘性的,所以是各次數的個別類攜帶交叉項;把它誤記成「類相加」是常見錯誤,從 c_2 起就會給出錯誤答案。
取兩個複線叢 L 與 M,其 c_1(L) = x、c_1(M) = y。它們的惠特尼和 L (+) M 是個秩 2 的叢,且 c(L (+) M) = (1 + x)(1 + y) = 1 + (x + y) + xy。所以 c_1(L (+) M) = x + y(在次數 2 中類相加),但 c_2(L (+) M) = xy——是乘積,而非和。這個微小的計算,由分裂原理放大,正是人們如何導出所有關於和、張量積與對偶之陳類的公式。
全類相乘:c(L+M) = (1+x)(1+y);交叉項 xy 就是 c_2。
相乘的是「全」類,而非個別的類。所以 c_1 恰好相加,但 c_2 及更高者攜帶交叉項(c_2(E+F) = c_2(E) + c_1(E)c_1(F) + c_2(F))。公式要求那個和是真正的直(惠特尼)和;它不適用於張量積,後者服從一條不同的(更精細的)規則。