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¿Por qué nadie ha demostrado que los dos enfoques estándar para cuantificar la teoría de Chern-Simons sean equivalentes?

Los dos enfoques estándar para la cuantificación de Chern-Simons teoría son geométricos de cuantización de carácter variedades, y los grupos cuánticos más madeja de la teoría. Estos dos enfoques de ambos fueron publicados por primera vez en 1991 (el de cuantización geométrica de la imagen aquí y la madeja enfoque teórico de aquí), y a pesar de una enorme cantidad de desarrollo desde entonces, aún no se sabe si son equivalentes! Supongo que es razonable decir que el problema de su equivalencia ha sido de alrededor de 20 años.

Hay (al menos) un importante teorema, es decir, la forma asintótica de la fidelidad de la clase de asignación de grupo de representaciones producidas por estos dos cuantizaciones, que tiene pruebas de que en ambos lugares. Las dos pruebas son de carácter completamente diferente, y por supuesto son lógicamente independientes, ya que las dos representaciones no son conocidos por ser los mismos (esto fue demostrado por la cuantía de grupo madeja de representación por Freedman, Walker, y Wang, y para el mantenimiento de la cuantización de la representación por Andersen).

Hay una buena razón por la que la equivalencia de estos dos puntos de vista todavía no es un teorema? Hay una idea para una prueba, que no se ha completado debido a que "es sólo un tiempo de cálculo" o "todo el mundo sabe que es verdad" o "es bueno saber, pero no, en realidad nos ayudan a demostrar teoremas"? O es que en realidad es un problema difícil que uno no sabe cómo acercarse? Es un "importante" problema cuya solución habría un montón de consecuencias y aplicaciones, o al menos avanzar en nuestra comprensión de la "cuantificación"?

44voto

taxilian Puntos 126

La equivalencia de estas dos construcciones que se sabe ahora. De ello se sigue combinando el principal resultado de:

Yves Laszlo, Hitchin y WZW conexiones son el mismo., J. Diferencial Geom. 49 (1998), no. 3, 547-576, doi:10.4310/jue/1214461110

con mi trabajo conjunto con Kenji Ueno presentada en una serie de cuatro artículos:

J. E. Andersen & K. Ueno, Abelian de Conformación del Campo de las teorías y Determinante Haces, Revista Internacional de Matemáticas, 18 (2007) 919-993 doi:10.1142/S0129167X07004369, arXiv:matemáticas/0304135.

J. E. Andersen & K. Ueno, Construcción Geométrica de Modular Functors de la Teoría conforme de campos, Diario de Nudo de la teoría y su Ramificaciones, 16 (2007) 127-202 doi:10.1142/S0218216507005233, arXiv:matemáticas/0306235.

J. E. Andersen & K. Ueno, Modular functors están determinados por su género cero de datos, Quantum Topol. 3 (2012), 255-291, doi:10.4171/QT/29, arXiv:matemáticas.QA/0611087.

J. E. Andersen & K. Ueno, la Construcción de la Reshetikhin-Turaev TQFT a través de La Teoría Conforme De Campos, De Inventar. De matemáticas. 201 (2015) 519-559, doi:10.1007/s00222-014-0555-7, arXiv:1110.5027

El trabajo con Ueno establece el isomorfismo entre la Reshetikhin-Turaev TQFT para $SU(n)$ el uso de los grupos Cuánticos (trabajamos con la madeja de la teoría del modelo debido a Blanchet, Habegger, Masbaum y Vogel) con la que viene de la Teoría conforme de campos como se describe en los mencionados documentos. Podemos identificar el subyacente modular functors de las dos teorías. El natural de la identificación del espacio vectorial asociado a una superficie cerrada por el modular functor construido a partir de la Teoría conforme de campos, con el espacio de covariante constante de las secciones de más de Teichmüller espacio de la Hitchin de conexión, es decir, el espacio que viene de la geométrica de la cuantización de la $SU(n)$ personaje en la variedad está siempre en el mencionado documento con Laszlo. La composición de estos isomorphisms da la deseada isomorfismo.

36voto

eriko Puntos 140

La respuesta de Jørgen Ellegaard Andersen sólo se refiere al caso de cuando el grupo gauge es $SU(n)$.

Voy a argumentar que todos los ingredientes de la equivalencia entre los dos enfoques (es decir, "de cuantización geométrica de carácter variedades" y "quantum grupos más madeja de la teoría") están ahí, para arbitrario simplemente conectado grupo gauge.


Primero que todo, recordemos qué es lo que los dos enfoques de la realidad, de construir.

$\bullet$ El primer enfoque, desarrollado por Axelrod-DellaPietra-Witten [1] y Hitchin [2] construye un paquete sobre el espacio de moduli de género $g$ superficies, junto con un projectively plana de conexión (los llamados paquetes de conformación de bloques). Tenga en cuenta que no hay ninguna manera (a mi conocimiento) para el uso de los paquetes para la construcción de 3-colector de invariantes, sin que, como un paso intermedio, habiendo construido un sistema modular de tensor de la categoría.

Así que voy a tomar el punto de vista de que "geométrica de cuantización de carácter variedades" enfoque sólo las construcciones de los paquetes de conformación de bloques.


$\bullet$

El segundo enfoque, por Reshetikhin y Turaev [3] toma como entrada el modular tensor de categorías provenientes de los grupos cuánticos (aparte: el último fue en realidad sólo se clasifican por Sawin [4]). Produce como salida un topológico modular functor (que asigna el vector de espacios topológicos con las superficies parametrizadas límite, y "etiquetas" (objetos de la MTC) en cada uno de los componentes del borde) y también las 3 dimensiones TQFT (un functor de la cobordism categoría de superficies y 3 dimensiones cobordisms a $Vect$).

Como parte de los datos, vemos también a los espacios vectoriales asociados a las superficies, pero esta vez, son superficies topológicas (equipado con una opción de Lagrange en su primer homología).


Los espacios vectoriales que aparecen en el segundo enfoque forma parte de un topológico modular functor. A priori, el vector de paquetes que aparecen en el primer enfoque son solo vector de paquetes. Pero, en realidad, se ha demostrado por Laszlo [5] de acuerdo con el llamado WZW de conformación de bloques. El último había sido demostrado por Tsuchiya-Ueno-Yamada [6] para satisfacer factorización, es decir, a ser un complejo modular functor. Dada la equivalencia entre topológico modular functors y complejo sistema modular de functors [7; Teorema de 6.7.12], un significativo pregunta es entonces:

Es el complejo modular functor proporcionada por el primer enfoque equivalente a la compleja modular functor asociados a la topológico modular functor proporcionada por el segundo enfoque?

Voy a tomar es que esa es la pregunta que el OP quería preguntar.


Andersen y Ueno [8] han mostrado() que el complejo modular functors están determinadas por su género cero de los datos, y lo mismo vale también para topológico modular functors. El género cero es equivalente (por tanto complejo y topológicas modular functors) a los datos de un `débil de la cinta del tensor de la categoría' [7, Teorema de 5.3.8] (que va a llegar a ser un sistema modular de tensor de la categoría en nuestro caso de interés). Así que hemos reducido la pregunta a la siguiente:

Son modulares tensor de las categorías asociadas a los grupos cuánticos equivalente a el sistema modular de tensor de categorías provenientes de la WZW modular functor?

La respuesta es... complicado sí: ver esto antes de MO cuestión de la mina.


Referencias

[1] Axelrod; Della Pietra; Witten, de cuantización Geométrica de Chern-Simons teoría de gauge. J. Diferencial Geom. 33 (1991), no. 3, 787-902.
[2] Hitchin, tv de conexiones y geométricas de cuantización. Comm. De matemáticas. Phys. 131 (1990), no. 2, 347-380.
[3] Reshetikhin; Turaev, los Invariantes de las 3-variedades a través del enlace polinomios y los grupos cuánticos. Inventar. De matemáticas. 103 (1991), no. 3, 547-597.
[4] Sawin, los grupos Cuánticos en las raíces de la unidad y la modularidad. J. Nudo de la Teoría de Ramificaciones 15 (2006), no. 10, 1245-1277.
[5] Laszlo, Hitchin y WZW las conexiones son las mismas. J. Diferencial Geom. 49 (1998), no. 3, 547-576.
[6] Tsuchiya; Ueno; Yamada, La teoría conforme de campos en la familia universal de estable en curvas con medidor de simetrías. Adv. Stud. Matemáticas Puras., 19 (1989), 459-566.
[7] Bakalov; Kirillov, Conferencias sobre el tensor de categorías y modular functors. Universidad De La Serie De Conferencias, 21. (Todas las referencias son a la versión en línea.)
[8] Andersen; Ueno, Modular functors están determinadas por su género cero de los datos. Quantum Topol. 3 (2012), no. 3-4, 255-291. ⚠Por desgracia, Andersen y Ueno utilizar una versión estándar del término "modular functor", que no es equivalente a la utilizada por otros. Ver http://andreghenriques.com/AndersenUeno.html para una discusión.

27voto

AnonJr Puntos 445

Buena pregunta. Estoy mucho más familiarizado con el QG/madeja enfoque de teoría de la geométrica de cuantización de enfoque, así que tal vez lo que escribo aquí estará sesgada.

Creo que la principal razón por la que todavía no existe una prueba de que los dos enfoques son equivalentes es que la geometría de cuantización lado es difícil y difícil de manejar (en mi opinión sesgada), aunque estoy dispuesto a admitir que también puede ser bella e interesante. Creo que Jorgen Andersen ha hecho el mayor progreso en la GQ lado, así que es posible que desee buscar en sus trabajos recientes para conseguir una sensación para lo que el estado de la técnica.

Hace un par de años Andersen, me dijo que el esquema de un argumento para demostrar que las dos representaciones de la clase de asignación de grupo eran los mismos. Es una buena idea, así que me voy a repetir aquí. No estoy seguro de cómo cerca de Andersen y/o los demás son de relleno en todos los detalles.

La revista GQ espacio de Hilbert para una superficie de $Y$ es de (aproximadamente) el espacio de holomorphic secciones de una determinada línea de paquete de $L$ sobre el espacio de tv de conexiones en $Y$. El holomorphic estructura proviene de una elección de estructura compleja en $Y$. Elegir un pantalón de descomposición de $Y$, y deformar su estructura compleja por el estiramiento transversalmente a las curvas que definen los pantalones de descomposición. Mientras nos dirigimos hacia el límite de Teichmuller espacio, el holomorphic secciones de $L$ se convertirá en más y más concentrada a lo largo de un cierto submanifold de Lagrange. En el límite, tenemos funciones delta a lo largo de este submanifold.

Recuerdo ahora que en lugar de un complejo de polarización podríamos haber elegido una verdadera polarización; ver un papel de Jeffrey y Weitsman a partir de la década de 1990. Este real polarización determina un langrangian foliación del espacio de la plana conexiones. Algunas de las hojas de esta foliación han trivial holonomy (de $L$); estos son los llamados Bohr-Somerfeld órbitas. Jeffrey y Weitsman mostró que el número de Bohr-Somerfeld órbitas coincidía con la espera de la dimensión del espacio de Hilbert.

La primera línea de golpe: El lagrangiano submanifold en el Anderson imagen es exactamente la Bohr-Somerfeld órbitas de el Jeffrey-Weitson imagen. Esto muestra que la revista GQ le da la misma respuesta real o complejo de polarización.

La segunda línea de golpe: Los componentes conectados de Bohr-Somfeld órbitas corresponden a las conexiones en las que la holonomies alrededor de los pantalones de las curvas de tomar ciertos valores discretos en $SU(2)$. En otras palabras, tenemos un número finito de etiqueta de conjunto (el conjunto de vanos holonomies), y una base del espacio de Hilbert para el real polarización es indexado por los etiquetados de los pantalones de curvas por este conjunto discreto. La madeja de base es indexado por exactamente un conjunto similar de los etiquetados de los pantalones de curvas. Esto le da un isomorfismo entre el real polarización de la base y la madeja de base.

Voy a repetir mi advertencias: yo no soy un experto en la historia anterior (por lo que pueden haber conseguido algunos de los detalles mal), y creo que incluso los expertos no pueden en la actualidad llenar en todos los detalles. Pero parece un buen y argumento plausible para mí. Que yo sepa, no ha aparecido en la prensa, así que pensé que valía la pena mencionar aquí.

5voto

simmosn Puntos 304

Para futura referencia. Andersen publicó en el arXiv más tarde ese año, como parte del siguiente documento, el elegante argumento esbozado por Kevin Walker anteriormente que involucraba la descomposición de los pantalones y las fibras de Bohr-Sommerfeld.

Jørgen Ellegaard Andersen, grupo de clase de mapeo unitario invariable de la conexión Hitchin sobre el espacio de Teichmüller , junio de 2012.

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