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Definición de$SU(n)$ en HoTT

A partir de una reciente respuesta por Mike Shulman, que he leído:

"HoTT es (entre otras cosas) fundacional de la teoría, más o menos en el mismo nivel ontológico como ZFC, cuyos objetos básicos puede ser considerado como $\infty$-groupoids"

Ahora, $\infty$-groupoids son la misma cosa, como espacios, y tengo un par de espacios, lo cual me gusta.
Aquí uno que me gusta mucho: la Mentira de grupo $SU(n)$.

Pregunta:
¿Cómo puedo decir "vamos a $X:=SU(n)$" en HoTT?

Aquí, $n$ puede ser una variable o un número definido (es decir $3$).

Descargo de responsabilidad: yo (por desgracia) no sé mucho acerca de HoTT. Así que por favor sea amable.

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Leon Bambrick Puntos 10886

Creo que Noé respuesta de razón en casi todo, pero en parte engañosa, y explicando por qué se toma demasiado espacio para un comentario, así que voy a postear de respuestas separada.

Como Noé, dice, el principal conceptual punto es que HoTT nos obliga a onu-nos confundimos sobre la diferencia entre un espacio topológico y un $\infty$-groupoid, que son conceptualmente distintas, pero históricamente han sido refundidos en topología algebraica. (En realidad, la mayor topos de la teoría ya nos empuja en esa dirección, pero HoTT es más insistente.)

Por otro lado, la principal técnica punto es que en el "Libro HoTT" no sabemos cómo definir la "fundamental $\infty$-groupoid" functor que toma topológico, espacio asociado a su $\infty$-groupoid. Dos cosas importantes a destacar acerca de esta frase son: (1) es una declaración acerca de un determinado sistema formal (la que se utiliza en la HoTT Libro), que es sólo una parte de la materia de HoTT, y (2) es (actualmente) una declaración acerca de la ignorancia en lugar de imposibilidad. Sin embargo, tiene dos importantes pre-clínicas:

  1. En el Libro HoTT, para definir un determinado $\infty$-groupoid, tienes que definirlo como un $\infty$-groupoid, es decir, utilizando puramente $\infty$-groupoidal nociones; que no se puede "engañar" al definir a ser fundamental $\infty$-groupoid de algunos topológica del espacio. (La definición también tiene que ser "finitary" en cierto sentido — se puede utilizar infinitary construcciones, pero tienen que ser finitely expresable como por inducción sobre la interna de números naturales.)

  2. En el Libro HoTT, usted está fuera de suerte si usted desea utilizar espacios topológicos para probar cosas acerca de sus fundamentales $\infty$-groupoids, o el uso fundamental de la $\infty$-groupoids a probar cosas acerca de su originario espacios topológicos.

Estos problemas, aunque importantes, son parte de la razón por la que dijo en el vinculado a la respuesta de que "la promesa de HoTT todavía no está plenamente realizada". Tenga en cuenta que HoTT es sólo un par de años; ya estamos trabajando en diferentes maneras para solucionarlos.

El primero de ellos es mucho menos de un un obstáculo insalvable que usted podría pensar. Muy a menudo, resulta que un $\infty$-groupoid que clásicamente se define a partir de algunos topológica del espacio también tiene una presentación natural puramente $\infty$categoría de lenguaje, que en ocasiones pueden aportar una visión nueva e importante acerca de ella y permite limpiar las pruebas sintéticas homotopy teoría. El ejemplo más sencillo es el de las esferas: como Qiaochu menciona en un comentario, $S^n$ puede ser definida como libremente generada por un punto y un $n$-automorphism. Cualquier CW-complejo de descomposición de un espacio es también una presentación gratuita de su fundamental $\infty$-groupoid, aunque para ser expresable en HoTT tal descomposición debe ser finito o "finitarily definible" (por el interior de la inducción). Y clasificación de los espacios se pueden definir fácilmente utilizando el univalentes universo; véase a este blog , por ejemplo. Y recientemente, Ulrik Buchholtz y Egbert Rijke han hecho un importante avance en la unificación de los dos últimos enfoques para la clasificación de los espacios, el uso de la clasificación de la información como una forma de finitarily presente un CW-complejo de descomposición; en este documento se aplican a espacios proyectivos reales, pero creo que las ideas similares deben trabajar más en general.

No sé si alguien ha escrito una definición de la $\infty$-groupoid $SU(n)$, en particular, pero estoy seguro de que esto será posible. De hecho, probablemente será mejor directamente de construir su clasificación de espacio $BSU(n)$ y, a continuación, defina $SU(n) = \Omega BSU(n)$, ya que de este modo la estructura del grupo de $SU(n)$ va a surgir de forma automática (delooping arbitraria $\infty$-groupoids es otra cosa que no sabemos cómo hacer dentro del Libro HoTT). No estoy de acuerdo con Noé que este "no ser la construcción de $SU(n)$ pero algo equivalente": sería perfectamente válida de la construcción de la $\infty$-groupoid $SU(n)$, y un $\infty$-groupoid sólo está definido hasta equivalencia. Lo que no se es una prueba de que el $\infty$-groupoid fundamental es la de $\infty$-groupoid de algunos topológica del espacio. Por supuesto, el nombre de "$SU(n)$" para esta $\infty$-groupoid se deriva de la topológica del espacio de que clásicamente es fundamental $\infty$-groupoid, pero el accidente de la historia, no es razón para denigrar a la existencia de la $\infty$-groupoid en su propio derecho.

El segundo problema anterior es más problemática, y hay varias maneras en que uno puede tratar de resolverlo. Para empezar, uno podría esperar para demostrar que los $\infty$-groupoids son definibles en el Libro HoTT; pero no sé de nadie a trabajar en esto, y creo que el sentimiento general es que parece ser que es probable que no sea posible.

La otra posibilidad es introducir a los sistemas formales que son mejores que el Libro HoTT. Desde el obstáculo para la definición fundamental de la $\infty$-groupoids en el Libro HoTT es su infinitary la naturaleza (que tiene que decir "continua mapas de $D^k \to X$ inducir $k$-dimensiones rutas en $\Pi_\infty(X)$" para todos los $k$, de manera coherente), el "obvio" que la manera de proceder es la de mejorar con las maneras de hablar de infinitary las cosas de una manera más limpia. Aquí creo que el estado de la técnica es de dos niveles tipo de teoría, una constelación de sistemas formales e ideas que giran alrededor de la idea de la re-introducción (de manera controlada) el tipo de "estricto punto de conjunto de nivel de igualdad" ese Libro HoTT sobre todo evita. No creo que alguien acaba de aplicar esto a la definición fundamental de la $\infty$-groupoids, pero debe ser muy posible.

Otra posibilidad es cohesivo HoTT, que es menos obvia y requiere más re-entrenamiento de nuestra intuición, pero en mi opinión, los rendimientos de una forma más elegante resultado. Contrario al enfoque anterior (y lo que Noah implícita), cohesionada HoTT ¿ no requerir explícitamente definir colectores, espacios topológicos, o incluso fundamentales, $\infty$- groupoids! De hecho, este es precisamente el punto: sólo como "normal" HoTT es fundacional de la teoría de cuyos objetos básicos puede ser considerado como $\infty$-groupoids, cohesionada HoTT es fundacional de la teoría de cuyos objetos básicos puede ser considerado como topológica $\infty$-groupoids (la motivación modelo consta de $\infty$-pilas en el sitio de la Euclídea espacios de $\mathbb{R}^n$). Así, al igual que en la llanura HoTT no es necesario definir todos los "$k$-simplices" de $S^n$ por separado, sino que surgen de forma automática a partir de su presentación a través de generadores y relaciones, en cohesivo HoTT no es necesario definir la topología de $\mathbb{R}^n$ explícitamente, pero se plantea de forma automática a partir de la definición del conjunto de $\mathbb{R}$ el uso de Dedekind cortes. Por otra parte, no es necesario definir el fundamental groupoid functor especificando explícitamente su $k$-rutas; dispone de un sencillo universal de los bienes relacionados a este tipo de "intrínseca de la topología" de la "intrínseca $\infty$-groupoidness" de la llanura HoTT.

Así que, en conclusión, en cohesivo HoTT puede definir el $\infty$-groupoid $SU(n)$ más fácilmente que en la clásica topología algebraica. Definir $\mathbb{R}$ el uso de Dedekind cortes, definir $\mathbb{C}$ en la forma obvia, y definir el conjunto de $SU(n) \subseteq \mathbb{C}^{n^2}$ el uso de las habituales fórmulas algebraicas, a continuación, aplicar el fundamental $\infty$-groupoid functor (que en cohesivo HoTT se llama su "forma", escrito ʃ $SU(n)$). Usted no necesita pensar acerca de la topología de $\mathbb{C}$ o el colector de la estructura de $SU(n)$ a todos; que se va a llevar a lo largo del paseo automáticamente. (Sin embargo, usted necesita ser un poco cuidadoso al hacer las cosas en el lugar correcto "constructivos" de manera, que por ejemplo, significa la correcta utilización de la constructiva noción de "Dedekind corte".)

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maclema Puntos 5959

Esto no es fácil de hacer, y la razón es que no es fácil es porque de el paso "$\infty$-groupoids son la misma cosa, como espacios." Por supuesto, el homotopy hipótesis indica que cualquier $\infty$-groupoid es equivalente a la fundamental de la $\infty$-groupoid de un espacio, pero eso no significa que están, literalmente, la misma cosa. La forma en que HoTT enfoques acerca de la $\infty$-groupoids es no por pensar en ellos como en los espacios. Lo fácil en HoTT es hacer algo como, "considerar la $\infty$-groupoid libremente generado por un solo punto y en un solo 1 ruta de ese punto a sí mismo." Esta $\infty$-groupoid es equivalente a la fundamental de la $\infty$-groupoid de clásico círculo, pero no hemos construido de esa manera, en lugar hemos construido de manera algebraica a través de generadores/relaciones.

Ok, así que la primera cosa que usted podría hacer es encontrar un "algebraica" descripción de los fundamentales de la $\infty$-groupoid de $\mathrm{SU}(n)$. Básicamente, esto es, dando una explícita CW-descomposición de $\mathrm{SU}(n)$. No estoy seguro de lo difícil que esta es la parte superior de mi cabeza, pero uno tiene que ser un poco cuidadoso con este enfoque, para asegurarse de obtener algo que es tan útil como $\mathrm{SU}(n)$ en la práctica. Por ejemplo, como se sugiere en los comentarios sería mejor para la construcción de $B\mathrm{SU}(n)$ lugar para que el bucle espacio que usted sabe que tiene una estructura de grupo. Pero también quiero ser capaz de manejar las cosas como la relación entre el $\mathrm{SU}(n)$ y el vector complejo haces, y si su construcción es lo suficientemente desordenado y computacional, entonces puede no ser lo suficientemente bueno.

En su lugar, usted podría tratar de construir la teoría de los colectores (o algo similar) en el interior de HoTT y, a continuación, definir una noción fundamental, $\infty$- groupoid. Si entiendo bien las cosas, esto es algo que real cohesivo tipo de teoría se deja hacer. Pero hay muchas cosas que usted necesita hacer para llegar allí, un primer paso que se necesita para definir $\mathbb{R}$ dentro de HoTT que tiene algunas complicado puntos porque HoTT es, naturalmente, constructivo, pero la de Cauchy de reales y el Dedekind reales son diferentes de manera constructiva. En HoTT $\infty$-groupoids son fundamentales objetos nativos, sino $\mathbb{R}$ sigue siendo igual de complicado (bueno, un poco más complicado) como era de estilo clásico. Desde allí se puede empezar a tratar de definir los colectores (o algunos más generales de la noción de un espacio topológico de similar sabor a colectores) y, a continuación, la definición de los fundamentales de la $\infty$-groupoid de un espacio de este tipo. Todo esto se hace en Mike papel donde se desarrolla un tipo de teoría topológica $\infty$-groupoids. La teoría no se desarrolló hasta el punto donde nos muestra que $\{(x,y)\in \mathbb{R}^2: x^2+y^2=1\}$ es algo que usted puede tomar fundamentales de las $\infty$-groupoid (o "forma"), que genera una $\infty$-groupoid y que la respuesta que se obtiene es equivalente a la de tipo teórico círculo. Si lo he entendido todo correctamente, usted debería ser capaz de utilizar esta opción para definir la forma de cualquier real algebraicas colector (incluyendo $\mathrm{SU}(n)$), así como muchos otros "geométricamente" se define de espacios topológicos.

En conclusión, HoTT no vamos a lidiar con $\infty$-groupoids muy bien y directa, pero no tener un fácil acceso a $\infty$-groupoids que son de un topológico de la naturaleza en lugar de una expresión algebraica de la naturaleza. Para acceder a esos que usted todavía necesita para construir análisis real y la topología o algún sustituto de los mismos, lo que requiere un poco de trabajo (como el de la clásica) y también tiene un par de complicado puntos debido a la naturaleza constructiva de HoTT.

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