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主丛

指数 主丛

数学上,一个G主丛(principal G-bundle)是一种特殊的纤维丛,其纤维为拓扑群G的作用的扭子(torsor)(也称为主齐性空间)。主G丛是G丛,因为群G也是丛的结构群。 主丛在拓扑学和微分几何中有重要应用。他们在物理学中也有应用,他们组成了规范理论的基础框架的一部分。主丛为纤维丛的理论提供了一个统一的框架,因为所有纤维丛及其结构群G决定了一个唯一的主G丛,从该主丛可以重建原来的那个丛。.

35 关系: 同胚向量丛实射影空间主齐性空间一般线性群度量张量微分同胚微分几何微分流形圓群切空间單位元光滑函数等变映射纤维丛群作用物理学覆疊空間规范场论豪斯多夫空间黎曼流形连续函数霍普夫纤维化范畴配丛陪集G-结构李群标架丛正交正交群数学拓扑学拓扑群

同胚

在拓扑学中,同胚(homeomorphism、topological isomorphism、bi continuous function)是两个拓扑空间之间的双连续函数。同胚是拓扑空间范畴中的同构;也就是说,它们是保持给定空间的所有拓扑性质的映射。如果两个空间之间存在同胚,那么这两个空间就称为同胚的,从拓扑学的观点来看,两个空间是相同的。 大致地说,拓扑空间是一个几何物体,同胚就是把物体连续延展和弯曲,使其成为一个新的物体。因此,正方形和圆是同胚的,但球面和环面就不是。有一个笑话是说,拓扑学家不能区分咖啡杯和甜甜圈,这是因为一个足够柔软的甜甜圈可以捏成咖啡杯的形状(见图)。.

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向量丛

数学上,向量丛是一个几何构造,為拓扑空间(或流形,或代数簇)的每一点相容地附上一个向量空间,而这些向量空间“粘起来”又构成一个拓扑空间(或流形,或代数簇)。 一个典型的例子是微分流形的切丛:对流形的每一点附上流形在该点的切空间。 另一个例子是法丛:給定一个平面上的光滑曲线,可在曲线的每一点附上和曲线垂直的直线;这就是曲线的"法丛"。 这个条目主要解釋有限维纤维的实向量丛。複向量丛也在很多地方有用;他们可以视为一種有附加结构的实向量丛。 向量丛是纤维丛的一種。.

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实射影空间

数学中,实射影空间(real projective space),记作 RPn,是 Rn+1 中的直线组成的射影空间。它是一个 n 维紧光滑流形,也是格拉斯曼流形的一个特例。.

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主齐性空间

数学上,对于 群 G的主齐性空间,或者叫 G-旋子(英文:torsor),是一个集合 X, G在其上自由并可递地作用。也即,X是G的齐性空间,满足每个点的定点子群都是平凡群。 在其它范畴中有类似的定义,其中.

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一般线性群

在數學中,n 次一般線性群是 n×n 可逆矩陣的集合,和與之一起的普通矩陣乘法運算。這形成了一個群,因為兩個可逆矩陣的乘積也是可逆矩陣,而可逆矩陣的逆元還是可逆矩陣。叫這個名字是因為可逆矩陣的縱列是線性無關的,因此它們定義的向量/點是在一般線性位置上的,而在一般線性群中的矩陣把在一般線性位置上的點變換成在一般線性位置上的點。 为了使定义更明确,必需規定哪類對象可以成為矩陣的元素。例如,在 R(實數集)上的一般線性群是實數的 n×n 可逆矩陣的群,并指示為 GLn(R)或 GL(n, R)。 更一般的說,在任何域 F(比如複數集)或環 R(比如整數集的環)上的 n 次一般線性群是帶有來自 F(或 R)的元素的 n×n 可逆矩陣的群,帶有矩陣乘法作為群運算。這裡的環被假定為符合結合律和有乘法單位元的。典型符號是 GLn(F)或 GL(n, F),如果域是自明的也可簡寫為 GL(n)。 更一般的說,向量空間的一般線性群 GL(V)仍是抽象自同構群,不必需寫為矩陣。 '''特殊線性群''',寫為 SL(n, F)或 SLn(F),是由行列式.

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度量张量

在黎曼幾何裡面,度量張量(英語:Metric tensor)又叫黎曼度量,物理学译为度規張量,是指一用來衡量度量空间中距離,面積及角度的二階張量。 當选定一個局部坐標系統x^i,度量張量為二階張量一般表示為 \textstyle ds^2.

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微分同胚

在數學中,微分同胚是適用於微分流形範疇的同構概念。這是從微分流形之間的可逆映射,使得此映射及其逆映射均為光滑(即無窮可微)的。.

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微分几何

微分幾何研究微分流形的幾何性質,是現代數學中一主流;是廣義相對論的基礎,與拓撲學、代數幾何及理論物理關係密切。 古典微分几何起源于微积分,主要内容为曲线论和曲面论。歐拉、蒙日和高斯被公认为古典微分几何的奠基人。近代微分几何的创始人是黎曼,他在1854年创立了黎曼几何(实际上黎曼提出的是芬斯勒几何),这成为近代微分几何的主要内容,并在相对论有极为重要的作用。埃利·嘉当和陈省身等人曾在微分几何领域做出极为杰出的贡献。.

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微分流形

光滑流形(),或称-微分流形()、-可微流形(),是指一个被赋予了光滑结构的拓扑流形。一般的,如果不特指,微分流形或可微流形指的就是类的微分流形。可微流形在物理學中非常重要。特殊種類的可微流形構成了經典力學、廣義相對論和楊-米爾斯理論等物理理論的基礎。可以為可微流形開發微積分。可微流形上的微積分研究被稱為微分幾何。.

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圓群

在數學裡,圓群標記為T,為所有模為1之複數所組成的乘法群,即在複數平面上的單位圓。 圓群為所有非零複數所組成之乘法群C×的子群。由于C×可交換,T也是可交換的。 圓群的符號T源自於Tn(n個T的直積)幾何上是個n-環面的此一事實。而圓群即正是一個1-環面。.

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切空间

切空间(Tangent space)是在某一点所有的切向量组成的线性空间。向量(切向量)存在多种定义。直观的讲,如果所研究的流形(Manifold)是一个三维空间中的曲面,则在每一点的切向量,就是和该曲面相切的向量,切空间就是和该曲面相切的平面。.

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單位元

單位元是集合裏的一種特別的元素,與該集合裏的二元運算有關。當單位元和其他元素結合時,並不會改變那些元素。單位元被使用在群和其他相關概念之中。 設 (S,*)為一帶有一二元運算* 的集合S(稱之為原群),則S內的一元素e被稱為左單位元若對所有在S內的a而言,e * a .

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光滑函数

光滑函数(smooth function)在数学中特指无穷可导的函数,也就是说,存在所有有限阶导数。若一函数是连续的,则称其为C^0函数;若函数存在导函数,且其導函數連續,則稱為连续可导,記为C^1函数;若一函数n阶可导,并且其n阶导函数连续,则为C^n函数(n\geq 1)。而光滑函数是对所有n都属于C^n函数,特称其为C^\infty函数。 例如,指数函数显然是光滑的,因为指数函数的导数是指数函数本身。.

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球可以指:.

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等变映射

在数学中,一个等变映射(equivariant map)是两个集合之间与群作用交换的一个函数。具体地,设 G 是一个群,X 与 Y 是两个关联的 ''G''-集合。一个函数 f: X → Y 称为等变,如果 对所有 g ∈ G 与 x ∈ X 成立。注意如果其中一个或两个作用是右作用,则等变条件必须适当地修改: 等变映射是 G-集合范畴(对一个取定的 G)中的同态。从而它们也称为 G-映射或 G-同态。G-集合的同构就是等变双射。 等变条件也能理解为下面的交换图表。注意 g\cdot 表示映射取元素 z 得到 g\cdot z。.

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纤维丛

纖維--束(fiber bundle 或 fibre bundle)又稱纖維--叢,在数学上,特别是在拓扑学中,是一个局部看来像直积空间,但是整体可能有不同的结构。每个纤维丛對應一个连续满射 \pi:E\rightarrow B E 和乘積空間 B × F 的局部類似性可以用映射 \pi 來說明。也就是說:在每個 E 的局部空間 U,都存在一個相同的F(F 稱作纖維空間),使得 \pi 限制在 U 上時 與直积空间 B × F 的投影 P:B\times F\mapsto B,\quad P(b, f).

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群作用

数学上,对称群描述物体的所有对称性。这是通过群作用的概念来形式化的:群的每个元素作为一个双射(或者对称作用)作用在某个集合上。在这个情况下,群称为置换群(特别是在群有限或者不是线性空间时)或者变换群(特别是当这个集合是线性空间而群作为线性变换作用在集合上时)。一个群G的置换表示是群作为一个集合的置换群的群表示(通常该集合有限),并且可以表述为置换矩阵,一般在有限的情形作此考虑-这和作用在有序的线性空间基上是一样的。.

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物理学

物理學(希臘文Φύσις,自然)是研究物質、能量的本質與性質,以及它們彼此之間交互作用的自然科學。由於物質與能量是所有科學研究的必須涉及的基本要素,所以物理學是自然科學中最基礎的學科之一。物理學是一種實驗科學,物理學者從觀測與分析大自然的各種基於物質與能量的現象來找出其中的模式。這些模式(假說)稱為「物理理論」,經得起實驗檢驗的常用物理理論稱為物理定律,直到有一天被證明是有錯誤為止(具可否證性)。物理學是由這些定律精緻地建構而成。物理學是自然科學中最基礎的學科之一。化學、生物學、考古學等等科學學術領域的理論都是建構於這些物理定律。 物理學是最古老的學術之一。物理學、化學、生物學等等原本都歸屬於自然哲學的範疇,直到十七世紀至十九世紀期間,才漸漸地從自然哲學中分別成長為獨立的學術領域。物理學與其它很多跨領域研究有相當的交集,如量子化學、生物物理學等等。物理學的疆界並不是固定不變的,物理學裡的創始突破時常可以用來解釋這些跨領域研究的基礎機制,有時還會開啟嶄新的跨領域研究。 通過創建新理論與發展新科技,物理學對於人類文明有極為顯著的貢獻。例如,由於電磁學的快速發展,電燈、電動機、家用電器等新產品纷纷涌现,人類社會的生活水平也得到大幅提升。由於核子物理學日趨成熟,核能發電已不再是藍圖構想,但其所引致的安全問題也使人們意識到地球環境、生態與人類的脆弱渺小。.

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覆疊空間

在拓撲學中,拓撲空間X的覆疊空間是一對資料(Y,p),其中Y是拓撲空間,p: Y \to X是連續的滿射,並存在X的一組開覆盖 使得對每個U \in \mathcal,存在一個離散拓撲空間F及同胚:\phi_U: U \times F \simeq p^(U),而且p \circ \phi_U: U \times F \to U是對第一個坐標的投影。 滿足上述性質的p: Y \to X稱為覆疊映射。當X連通時,F的基數是個常數,稱為覆疊的次數或重數。 空間X的覆疊構成一個範疇\mathbf_X,其對象形如p: Y \to X,從p: Y \to X到q: Z \to X態射是連續映射f: Y \to Z,且q \circ f.

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规范场论

规范场论(Gauge Theory)是基于对称变换可以局部也可以全局地施行这一思想的一类物理理论。非交换对称群(又称非阿贝尔群)的规范场论最常見的例子为杨-米尔斯理论。物理系統往往用在某种变换下不变的拉格朗日量表述,当变换在每一时空点同时施行,它们有全局对称性。规范场论推广了这一思想,它要求拉格朗日量必须也有局部对称性—应该可以在时空的特定区域施行这些对称变换而不影响到另外一个区域。这个要求是广义相对论的等效原理的一个推广。 规范“对称性”反映了系统表述的一个冗余性。 规范场论在物理学上的重要性,在于其成功為量子电動力学、弱相互作用和强相互作用提供了一个统一的数学形式化架构——标准模型。這套理論精确地表述了自然界的三種基本力的实验预测,它是一个规范群为SU(3) × SU(2) × U(1)的规范场论。像弦论这样的现代理论,以及广义相对论的一些表述,都是某种意义上的规范场论。 有时,规范对称性一词被用于更广泛的含义,包括任何局部对称性,例如微分同胚。该术语的这个含义不在本条目使用。.

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豪斯多夫空间

在拓扑学和相关的数学分支中,豪斯多夫空间、分离空间或T2空间是其中的点都“由邻域分离”的拓扑空间。在众多可施加在拓扑空间上的分离公理中,“豪斯多夫条件”是最常使用和讨论的。它蕴涵了序列、网和滤子的极限的唯一性。直观地讲,这个条件可用个双关语来形容:如果某空间中任两点可用开集合将彼此“豪斯多夫”开来,该空间就是“豪斯多夫”的。 豪斯多夫得名于拓扑学的创立者之一费利克斯·豪斯多夫。豪斯多夫最初的拓扑空间定义把豪斯多夫条件包括为公理。.

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黎曼流形

黎曼流形(Riemannian manifold)是一個微分流形,其中每點p的切空間都定義了點積,而且其數值隨p平滑地改變。它容許我們定義弧線長度、角度、面積、體積、曲率、函數梯度及向量域的散度。 每個Rn的平滑子流形可以导出黎曼度量:把Rn的點積都限制於切空間內。實際上,根据纳什嵌入定理,所有黎曼流形都可以這樣产生。 我們可以定義黎曼流形為和Rn的平滑子流形是等距同构的度量空間,等距是指其内蕴度量(intrinsic metric)和上述从Rn导出的度量是相同的。这對建立黎曼幾何是很有用的。 黎曼流形可以定义为平滑流形,其中给出了一个切丛的正定二次形的光滑截面。它可產生度量空間: 如果γ: → M是黎曼流形M中一段連續可微分的弧線,我們可以定義它的長度L(γ)為 (注意:γ'(t)是切空間M在γ(t)點的元素;||·||是切空間的內積所得出的範數。) 使用这个长度的定义,每个连通的黎曼流形M很自然的成为一个度量空間(甚至是長度度量空間):在x與y兩點之間的距離d(x, y)定義為: 虽然黎曼流形通常是弯曲的,“直線”的概念依然存在:那就是測地線。 在黎曼流形中,測地線完备的概念,和拓撲完备及度量完备是等价的:每个完备性都可以推出其他的完备性,这就是Hopf-Rinow定理的内容。.

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连续函数

在数学中,连续是函数的一种属性。直观上来说,连续的函数就是当输入值的变化足够小的时候,输出的变化也会随之足够小的函数。如果输入值的某种微小的变化会产生输出值的一个突然的跳跃甚至无法定义,则这个函数被称为是不连续的函数(或者说具有不连续性)。 举例来说,考虑描述一棵树的高度随时间而变化的函数h(t),那么这个函数是连续的(除非树被砍断)。又例如,假设T(P)表示地球上某一点P的空气温度,则这个函数也是连续的。事实上,古典物理学中有一句格言:“自然界中,一切都是连续的。”相比之下,如果M(t)表述在时间t的时候银行账户上的钱币金额,则这个函数无论在存钱或者取钱的时候都会有跳跃,因此函数M(t)是不连续的。.

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霍普夫纤维化

在拓扑学中,霍普夫纖維化(Hopf fibration,亦称霍普夫纖維丛)是最早提出的纤维化,其中的纤维是圆圈(1-球面,1),基空间是三维空间中的球面(2-球面,2),而全空间是四维空间中的超球面(3-球面,3)。容易验证,它是非平凡的。即全空间3与积空间1×2不是拓扑同构的。.

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范畴

----或--疇可以指:.

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配丛

在数学中,带有结构群 G(拓扑群)的纤维丛理论允许产生一个配丛(associated bundle)的操作,将丛的典型纤维由 F1 变成 F2,两者都是具有群 G 作用的拓扑空间。对具有结构群 G 的纤维丛 F,纤维在两个局部坐标系 Uα 与 Uβ 交集上的转移函数(即上链)由一个 Uα∩Uβ 上 G-值函数 gαβ 给出。我们可以构造一个纤维丛 F′ 有同样的转移函数,但可能具有不同的纤维。.

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陪集

数学上,若G为群,H为其子群,而g为G中元素,则 仅当H为正规子群时,左右陪集相同,这也是子群正规性的一个定义。 陪集指某个G中子群的左或右陪集。因为Hg.

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G-结构

在微分几何中,对一个给定的结构群 G,n 维流形 M 上一个 G-结构是 M 的切标架丛 FM(或 GL(M))的一个 G-子丛。 G-结构的概念包括了许多流形上其它结构,其中一些是用张量场定义的。例如,对正交群,一个 O(n)-结构定义了一个黎曼度量;而对特殊线性群,一个 SL(n,R)-结构就是一个体积形式;对平凡群,一个 -结构由流形的一个绝对平行化组成。 一些流形上的结构,比如複结构,辛结构,或 凯勒结构,都是 G-结构带上附加的可积性条件。 物理学中的术语是规范群。.

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李群

數學中,李群(Lie group,)是具有群结构的光滑微分流形,其群作用與微分结构相容。李群的名字源於索菲斯·李的姓氏,以其為連續變換群奠定基礎。1893年,法文名詞groupes de Lie首次出現在李的學生Arthur Tresse的論文第三頁中。.

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标架丛

数学中,标架丛(Frame bundle)是一个与任何向量丛 E 相伴的主丛。F(E) 在一点 x 的纤维是 Ex 的所有有序基或曰标架。一般线性群通过基变更自然作用在 F(E) 上,给出标架丛一个主 GLk(R)-丛结构,这里 k 是 E 的秩。 一个光滑流形的标架丛是与其切丛相伴的丛。因此它有经常称为切标架丛(tangent frame bundle)。.

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正交

正交是线性代数的概念,是垂直這一直觀概念的推廣。作為一個形容詞,只有在一個確定的內積空間中才有意義。若內積空間中兩向量的內積為0,則稱它們是正交的。如果能夠定義向量間的夾角,則正交可以直觀的理解為垂直。物理中:運動的獨立性,也可以用正交來解釋。.

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正交群

数学上,数域F上的n阶正交群,记作O(n,F),是F上的n×n 正交矩阵在矩阵乘法下构成的群。它是一般线性群GL(n,F)的子群,由 这里QT是Q的转置。实数域上的经典正交群通常就记为O(n)。 更一般地,F上一个非奇异二次型的正交群是保持二次型不变的矩阵构成的群。嘉当-迪奥多内定理描述了这个正交群的结构。 每个正交矩阵的行列式为1或−1。行列式为1的n×n正交矩阵组成一个O(n,F)的正规子群,称为特殊正交群SO(n,F)。如果F的特征为2,那么1.

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数学

数学是利用符号语言研究數量、结构、变化以及空间等概念的一門学科,从某种角度看屬於形式科學的一種。數學透過抽象化和邏輯推理的使用,由計數、計算、量度和對物體形狀及運動的觀察而產生。數學家們拓展這些概念,為了公式化新的猜想以及從選定的公理及定義中建立起嚴謹推導出的定理。 基礎數學的知識與運用總是個人與團體生活中不可或缺的一環。對數學基本概念的完善,早在古埃及、美索不達米亞及古印度內的古代數學文本便可觀見,而在古希臘那裡有更為嚴謹的處理。從那時開始,數學的發展便持續不斷地小幅進展,至16世紀的文藝復興時期,因为新的科學發現和數學革新兩者的交互,致使數學的加速发展,直至今日。数学并成为許多國家及地區的教育範疇中的一部分。 今日,數學使用在不同的領域中,包括科學、工程、醫學和經濟學等。數學對這些領域的應用通常被稱為應用數學,有時亦會激起新的數學發現,並導致全新學科的發展,例如物理学的实质性发展中建立的某些理论激发数学家对于某些问题的不同角度的思考。數學家也研究純數學,就是數學本身的实质性內容,而不以任何實際應用為目標。雖然許多研究以純數學開始,但其过程中也發現許多應用之处。.

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拓扑学

在數學裡,拓撲學(topology),或意譯為位相幾何學,是一門研究拓撲空間的學科,主要研究空間內,在連續變化(如拉伸或彎曲,但不包括撕開或黏合)下維持不變的性質。在拓撲學裡,重要的拓撲性質包括連通性與緊緻性。 拓撲學是由幾何學與集合論裡發展出來的學科,研究空間、維度與變換等概念。這些詞彙的來源可追溯至哥特佛萊德·萊布尼茲,他在17世紀提出「位置的幾何學」(geometria situs)和「位相分析」(analysis situs)的說法。莱昂哈德·歐拉的柯尼斯堡七橋問題與歐拉示性數被認為是該領域最初的定理。「拓撲學」一詞由利斯廷於19世紀提出,雖然直到20世紀初,拓撲空間的概念才開始發展起來。到了20世紀中葉,拓撲學已成為數學的一大分支。 拓撲學有許多子領域:.

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拓扑群

在數學中,拓撲群是群 G 和與之一起的 G 上的拓撲,使得這個群的二元運算和這個群的取逆函數是連續的。拓撲群允許依據連續群作用來研究連續對稱的概念。.

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