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向量丛联络


向量丛 vector bundle pi:E->M 上的联络是一种“微分” bundle sections 的方法,其方式类似于函数 fexterior derivative df。 特别地,联络 del 是从光滑截面 Gamma(M,E) 到具有 one-forms Gamma(M,E tensor T^*M)E 的光滑截面的函数,并满足以下条件。

1. del fs=s tensor df+fdel s (莱布尼茨法则), 和

2. del s_1+s_2=del s_1+del s_2.

或者,联络可以被认为是 E tensor TMbundle sections 的线性映射,即 Evector field X 的截面,到 E 的截面,类似于 directional derivative。 函数 f 在向量场 X 方向上的 directional derivativedf(X) 给出。 联络与向量场 X 一起,可以应用于 E 的截面 s,以获得截面 del _Xs。 从这个角度来看,联络也必须满足

 del _(fX)s=fdel _Xs
(1)

对于任何光滑函数 f。 此属性从第一个定义得出。

例如,trivial bundle E=M×R^k 允许 flat connection,因为任何 bundle section s 都对应于函数 s^~:M->R^k。 然后设置 del s=ds 给出联络。 trivial bundle 上的任何联络都具有 del s=ds+s tensor alpha 的形式,其中 alpha 是在 Hom(E,E)=E^* tensor E 中取值的任何 one-form,即 alphaone-forms 的矩阵。

one-forms 的矩阵

 alpha=[dx 2xdy 0; 0 dx-3dy 0; xydx 0 y^2dx+dy]
(2)

确定了在 R^2 上的秩为 3 的丛上的联络 del 。 它通过以下方式作用于截面 s=(s_1,s_2,s_3)

del _(partial/partialx)s=s_x+alpha(partial/partialx)s
(3)
=s_x+[1 0 0; 0 1 0; xy 0 y^2]s
(4)
=((partials_1)/(partialx)+s_1,(partials_2)/(partialx)+s_2,(partials_3)/(partialx)+xys_1+y^2s_3)
(5)
del _(partial/partialy)s=s_y+alpha(partial/partialy)s
(6)
=s_y+[0 2x 0; 0 -3 0; 0 0 1]s
(7)
=((partials_1)/(partialx)+2xs_2,(partials_2)/(partialx)-3s_2,(partials_3)/(partialx)+s_3).
(8)

在任何 trivialization 中,联络都可以像 trivial bundle 的情况一样描述。 但是,如果丛 E 不是 trivial,则 exterior derivative ds 对于 bundle section s 不是 well-defined (全局地)。 尽管如此,任何两个联络之间的差异都必须是在 Eendomorphisms 中取值的 one-forms,即,one forms 的矩阵。 因此,联络空间形成一个 affine space

丛的 bundle curvature 由公式 Omega=del degreesdel 给出。 在坐标中,Omega=alpha ^ alphatwo-forms 的矩阵。 例如,在上面的例子中,

 Omega=[0 2xdx ^ dy 0; 0 -3dx ^ dy 0; 0 2x^2ydx ^ dy y^2dx ^ dy]
(9)

是曲率。

描述联络的另一种方式是作为 Etangent bundle TE 的分裂,如 TM direct sum ETE 的垂直部分对应于沿纤维的切向量,并且是 dpi:TE->TM 的核。 水平部分不是先验 well-defined 的。 联络定义了 TE_((x,v)) 的子空间,该子空间与 TM_x 同构。 它定义了 kflat sections s_i 使得 del s_i=0,它们是 Efiber bundlesvector basis,至少在 x 附近。 这些 flat sections 确定了 TEx 附近的水平部分。 此外,向量丛上的联络可以通过 associated principal bundle 上的 principal bundle connection 来定义。

在某些设置中,存在规范联络。 例如,Riemannian manifold 具有 Levi-Civita connection,由 Christoffel symbols of the firstsecond kinds 给出,它是与度量兼容的唯一无挠联络。 具有 Hermitian metricholomorphic vector bundle 具有与度量和 complex structure 都兼容的唯一联络。


参见

Bundle Curvature, Bundle Section, Bundle Torsion, Curvature, Hermitian Metric, Levi-Civita Connection, Parallel Transport, Principal Bundle, Principal Bundle Connection, Second Fundamental Form

此条目由 Todd Rowland 贡献

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请引用为

Rowland, Todd. "Vector Bundle Connection." 来自 Web 资源,由 Eric W. Weisstein 创建。 https://mathworld.net.cn/VectorBundleConnection.html

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