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¿Cuál es la diferencia entre las teorías de cohomología de las variedades y los espacios topológicos

Se han definido varias teorías de cohomología para las variedades algebraicas, pero en la situación es muy diferente para los espacios topológicos (hasta la homotropía) para los que sólo hay una teoría de cohomología para cada grupo abeliano de coeficientes dado.

¿Cuál es realmente la diferencia? ¿Se puede definir una categoría similar de motivos de los espacios topológicos? Si es así, ¿cuál es la propiedad de esta categoría de tensores abelianos que implica la singularidad de los functores de fibra?

¡Gracias!

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QuentinUK Puntos 116

En primer lugar, no es del todo cierto que exista "una sola teoría de cohomología" para los espacios topológicos. Más bien hay que decir que existen varias teorías de este tipo, pero que para los espacios razonables, dan los mismos resultados.

La razón por la que esto es cierto en una categoría de espacios topológicos razonables es que los espacios topológicos agradables pueden "construirse" a partir de otros más pequeños de varias maneras, (por ejemplo, véase la definición de un complejo de CW). A partir de los axiomas de Eilenberg-Steenrod, se puede calcular formalmente la cohomología de un intervalo, y luego un círculo, y luego una esfera, y así sucesivamente. Los axiomas de Eilenberg-Steenrod son suficientes para calcular la cohomología de cualquier espacio que se "construya" a partir del punto utilizando unas pocas operaciones básicas.

En el mundo de la geometría algebraica, esto es casi imposible. Las variedades algebraicas no pueden en general descomponerse en variedades algebraicas más simples por ningún proceso. La situación es mucho más "rígida". Por ejemplo, no hay forma de deducir la cohomología de una curva algebraica a partir de la cohomología de un punto utilizando axiomas simples, a pesar de que las curvas algebraicas son los objetos más simples después del punto.

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Chris Benard Puntos 1430

Una gran diferencia entre los espacios topológicos y las variedades es que, para los espacios topológicos, podemos definir $H^{ \ast }(X, \mathbb {Z})$ donde, como en el caso de las variedades, no hay una teoría de cohomología con coeficientes en $ \mathbb {Z}$ . (He escrito un blog sobre esto aquí y aquí los ejemplos que estoy dando se deben originalmente a Serre.) Esto es importante porque, en el escenario topológico, tenemos la teorema del coeficiente universal que dice que $H^{ \ast }(X, A)$ para cualquier anillo $A$ puede ser computado desde $H^{ \ast }(X, \mathbb {Z})$ . En cuanto a las variedades, no hay una teoría universal que desempeñe el mismo papel. (Aunque, como me imagino que sabes, los motivos son un intento de acercarse lo más posible.)

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