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Detalles de la acción del grupo de trenzas B_3 sobre formas modulares

Estoy leyendo Terry Gannon's Luz de luna más allá del monstruo y en la sección 2.4.3 insinúa (pero no describe explícitamente) una forma de ampliar la acción de $SL_2(\mathbb{Z})$ sobre formas modulares a una acción del grupo trenza $B_3$ . Esto es lo que dice sobre esta acción:

En primer lugar, elevamos las formas modulares $f : \mathbb{H} \to \mathbb{C}$ a las funciones $\phi_f : SL_2(\mathbb{R}) \to \mathbb{C}$ de la siguiente manera

$$\phi_f \left( \left[ \begin{array}{cc} a & b \\\ c & d \end{array} \right] \right) = f \left( \frac{ai + b}{ci + d} \right) (ci + d)^{-k}.$$

Pensando en $f$ como función en $SL_2(\mathbb{R})$ invariante bajo $SO_2(\mathbb{R})$ hemos intercambiado la invariancia bajo $SO_2(\mathbb{R})$ para la invariancia bajo $SL_2(\mathbb{Z})$ . ( $SO_2(\mathbb{R})$ actúa ahora mediante el carácter correspondiente a $k$ .) En términos de espacio de moduli, un elemento $g \in SL_2(\mathbb{R})$ puede identificarse con la curva elíptica $\mathbb{C}/\Lambda$ donde $\Lambda$ tiene como base la primera y la segunda columna (digamos) de $g$ y $\phi_f$ es una función en este espacio invariante por cambio de base pero covariante por rotación.

Segundo, $SL_2(\mathbb{R})$ admite una cobertura universal $\widetilde{SL_2(\mathbb{R})}$ en la que la extensión central universal $B_3$ de $SL_2(\mathbb{Z})$ es un subgrupo discreto. Desgraciadamente, Gannon no da una descripción explícita de esta cubierta universal (presumiblemente porque es algo complicada).

Pregunta: ¿Cuál es una buena descripción explícita de esta cobertura universal y de cómo $B_3$ se asienta en él (de ahí que actúe sobre formas modulares)? En particular, ¿tiene una interpretación moduli-teórica relacionada con la descripción de $B_3$ como grupo fundamental del espacio $C_3$ de tripletas desordenadas de puntos distintos en $\mathbb{C}$ ? (Estos tresillos $(a, b, c$ ) pueden, por supuesto, identificarse con curvas elípticas $y^2 = 4(x - a)(x - b)(x - c)$ .)

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Candidasa Puntos 1560

$\widetilde{\textit{SL}_2(\mathbb{R})}$ no es tan complicado, pero una de las mejores descripciones es precisamente esa. No tiene representaciones finito-dimensionales fieles, lo que complica un poco las cosas. Es fácil ver que $\textit{SL}_2(\mathbb{R})$ es topológicamente un toro sólido, por lo que tiene una extensión central por $\mathbb{Z}$ .

Otra descripción de esta extensión central es pensar en $PSL_2(\mathbb{R})$ actuando sobre el plano hiperbólico. Entonces $\widetilde{SL_2(\mathbb{R})}$ es pares $(g,\phi)$ donde $g \in PSL_2(\mathbb{R})$ y $\phi:\mathbb{R}\to\mathbb{R}$ es un mapa que induce el mapa de $S^1$ a $S^1$ inducida por $g$ en el círculo en el infinito. (Nótese que esto va por un cociente de $SL_2(\mathbb{R})$ y luego se extiende centralmente de nuevo).

Para la relación con $B_3$ puede pensar en $PSL_2(\mathbb{Z})$ como el grupo de clases de mapeo de la esfera 4 veces perforada, con una perforación (en el infinito) distinguida y requerida para ir a sí misma. Para ir de ahí a su extensión central $B_3$ , se elimina un disco (en lugar de un punto) alrededor del infinito, y sólo se miran las isotopías que fijan esa frontera, lo que es similar a lo que ocurrió en el círculo en el infinito anterior.

De forma más general, todos los grupos de clases de mapas tienen una extensión central única; si hay un punto distinguido, se puede hacer de la forma trenzada (buscando isotopías que fijen un círculo límite), mientras que si no lo hay, se hace elevando el mapa de la superficie a un mapa de $\mathbb{H}^2$ a sí mismo (no es una isometría) y luego elevar la acción sobre el círculo en el infinito a un mapa desde $\mathbb{R}$ a sí misma. (Son equivalentes cuando ambos están definidos).

(Sigo pensando que debería ser posible hacer la conexión más nítida).

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ricree Puntos 5055

Se puede pensar en el espacio de bases covolumétricas positivamente orientadas de $\mathbb{R}^2$ como torsor bajo $SL_2(\mathbb{R})$ es decir, es una variedad con una acción simplemente transitiva del grupo. Si se elige un punto base preferido, como por ejemplo $(\mathbf{i},\mathbf{j})$ se consigue una identificación con el grupo. Se puede pensar en los elementos de la cubierta universal como bases de área-uno positivamente orientadas equipadas con una clase homotópica de trayectorias en $\mathbb{R}^2 - \{0\}$ de $\mathbf{i}$ al primer elemento de la base. Existe una ley de composición razonablemente sencilla que consiste en multiplicar matrices y componer caminos.

La descripción de Gannon de levantar a $SL_2(\mathbb{R})$ implica los ascensos de formas modulares de peso par a $\widetilde{SL_2(\mathbb{R})}$ son invariantes bajo la acción de $B_3$ . En particular, las formas modulares clásicas son bastante aburridas desde la perspectiva del grupo de trenzas. Para detectar la extensión central, hay que considerar formas modulares de peso fraccionario. Cuando el peso no es un número entero, no se obtiene una acción de $SO(2)$ sino una acción de la cubierta universal $\mathbb{R}$ . La acción resultante de $B_3$ es necesariamente no trivial, ya que la restricción al centro es por un carácter no trivial de $\mathbb{Z}$ . No conozco muchas construcciones explícitas de formas de peso fraccionario, aparte de las formas de peso medio entero como $\eta$ y las funciones theta, y las formas vectoriales construidas a partir de ellas. Sin embargo, se puede generar una familia de ejemplos eligiendo potencias de la forma cúspide $\Delta$ que admite un logaritmo ya que es globalmente regular y no evanescente.

Mi interpretación de la relación explícita con las configuraciones de puntos y curvas elípticas es la siguiente: Dado un camino de triples de puntos distintos $(a_1(t),a_2(t),a_3(t))$ obtenemos un camino en el espacio de curvas elípticas de la forma $y^2 = (x-a_1(t))(x-a_2(t))(x-a_3(t))$ pero esto arrojará una acción de traslaciones y dilataciones reales (irrelevante) junto con la extensión central y la acción del círculo (importante). Si sólo nos fijamos en los tipos de isomorfismo (es decir. $j$ -invariantes) de las curvas, obtenemos una trayectoria a través del cociente del semiplano superior por $SL_2(\mathbb{Z})$ . Tenemos que elegir una estructura discreta para eliminar el cociente por el centro, y una estructura continua unidimensional para promover nuestro espacio a tres dimensiones. Para conservar la información angular que perdimos al pasar al isomorfismo de curva elíptica, fijamos una dirección tangente en el infinito para eliminar la simetría rotacional. Esta dirección tangente se manifiesta cuando elegimos nuestra estructura discreta: una clase homotópica de trayectorias no intersecantes desde los tres puntos hasta el infinito, porque exigimos que las trayectorias se aproximen asintóticamente al infinito en esa dirección. La curva elíptica es una doble cobertura de la recta proyectiva compleja, ramificada en los tres puntos y en el infinito. Podemos elegir de una vez por todas una convención uniforme para elevar las tres trayectorias a ciclos homológicos primitivos, de forma que cualquier par genere $H_1$ y un ciclo es la suma de los otros dos, por lo que esos dos forman una base preferente. Para obtener la parametrización de $\widetilde{SL_2(\mathbb{R})}$ del primer párrafo, elegimos una configuración base preferida de tres puntos con trayectorias desde el infinito y dirección asintótica, y consideramos un triple $(a_1(t),a_2(t),a_3(t))$ que comienza en el punto base. Por unicidad del levantamiento de homotopía, obtenemos una familia de vectores tangentes en el infinito junto con una familia de curvas elípticas con bases orientadas de homología. Reescalando las bases en $\mathbb{R}^2$ para tener covolumen unitario, obtenemos la parametrización del primer párrafo.

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Marcio Aguiar Puntos 6715

Me temo que no sé nada sobre $B_3$ pero aquí está mi construcción favorita de $\widetilde{\mathrm{SL}}_2(\mathbb{R})$ .

Los elementos de $\widetilde{\mathrm{SL}}_2(\mathbb{R})$ son pares $(A,f)$ donde $$A=\left(\begin{array}{cc} a&b\\\ c&d \end{array}\right)\in\mathrm{SL}_2(\mathbb{R})$$ y $f$ es una rama de $\log(cz+d)$ para $z$ en el plano medio superior. Los componemos de la siguiente manera: $(A,f)(B,g)=(AB,h)$ donde $$h(z)=f(Bz)+g(z)$$ y por supuesto $Bz$ denota la transformación lineal fraccionaria habitual acción de $B$ en $z$ en el semiplano superior.

4voto

PabloG Puntos 9308

Esto es sólo una respuesta parcial a su pregunta, relativa a cómo visualizar la cubierta universal de $\mathrm{SL}(2,\mathbb{R})$ .

En las conferencias de Graeme Segal en el libro Conferencias sobre grupos de Lie y álgebras de Lie . Lamentablemente, la vista previa de Google Books no cubre las conferencias de Segal y no tengo el libro aquí conmigo para escanear el bonito dibujo que hace.

La métrica bi-invariante en $\mathrm{SL}(2,\mathbb{R})$ es lorentziano y tiene curvatura seccional negativa constante. Su cubierta universal es el análogo lorentziano del espacio hiperbólico y en la literatura física se conoce como espaciotiempo (tridimensional) anti de Sitter. $\mathrm{AdS}_3$ y se ha estudiado mucho .

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