內容簡介
在微分幾何和拓撲學中,人們常常處理偏微分等式和不等式組,它們不管加上什麼邊界條件總有無窮多個解。在1950年代人們發現,這種類型的微分關係(即等式或不等式)的可解性常常可以化為一個純粹的具同倫論性質的問題。在此情形下人們說:相應的微分關係滿足h-原理。h-原理的兩個著名例子是:黎曼幾何中Nash-Kuiper的Cl-等度嵌入理論和微分拓撲中的Smale-Hirsch浸沒理論,它們後來被Gromov轉換為建立h-原理的強有力的一般方法。
作者介紹瞭^一原理的兩個主要證明方法:完整性近似和凸積分。除瞭幾個著名的例外,h-原理的大部分例子都可以用這裏的方法來處理。《美國數學會經典影音係列:h-原理引論(英文版)》還特彆強調瞭辛幾何和切觸幾何的應用。
Gromov的名著Partial Differential Relations是麵嚮專傢的關於h-原理的百科全書,而《美國數學會經典影音係列:h-原理引論(英文版)》則是第1本關於此理論及其應用的能被廣泛接受的論著。《美國數學會經典影音係列:h-原理引論(英文版)》是關於解偏微分等式和不等式幾何方法的一本很好的研究生教材。學習幾何、拓撲和分析的人都可從中深受裨益。
內頁插圖
目錄
Preface
Intrigue
Part 1 Holonomic Approximation
Chapter 1. Jets and Holonomy
§1.1. Maps and sections
§1.2. Coordinate definition ofjets
§1.3. Invariant definition ofjets
§1.4. The space X (1)
§1.5. Holonomic sections of the jet space X (r)
§1.6. Geometric representation of sections of X (r)
§1.7. Holonomic splitting
Chapter 2. Thom Transversality Theorem
§2.1. Generic properties and transversality
§2.2. Stratified sets and polyhedra
§2.3. Thom Transversality Theorem
Chapter 3. Holonomic Approximation
§3.1. Main theorem
§3.2. Holonomic approximation over a cube
§3.3. Fiberwise holonomic sections
§3.4. Inductive Lemma
§3.5. Proof of the Inductive Lemma
§3.6. Holonomic approximation over a cube
§3.7. Parametric case
Chapter 4. Applications
§4.1. Functions without critical points
§4.2. Smale's sphere eversion
§4.3. Open manifolds
§4.4. Approximate integration of tangential homotopies
§4.5. Directed embeddings of open manifolds
§4.6. Directed embeddings of closed manifolds
§4.7. Approximation of differential forms by closed forms
Part 2 Differential Relations and Gromov's h-Principle
Chapter 5. Differential Relations
§5.1. What is a differential relation?
§5.2. Open and closed differential relations
§5.3. Formal and genuine solutions of a differential relation
§5.4. Extension problem
§5.5. Approximate solutions to systems of differential equations
Chapter 6. Homotopy Principle
§6.1. Philosophy of the h-principle
§6.2. Different flavors of the h-principle
Chapter 7. Open Diff V-Invariant Differential Relations
§7.1. Diff V-invariant differential relations
§7.2. Local h-principle for open Diff V-invariant relations
Chapter 8. Applications to Closed Manifolds
§8.1. Microextension trick
§8.2. Smale-Hirsch h-principle
§8.3. Sections transversal to distribution
Part 3 The Homotopy Principle in Symplectic Geometry
Chapter 9. Symplectic and Contact Basics
§9.1. Linear symplectic and complex geometries
§9.2. Symplectic and complex manifolds
……
Part 4 Convex Integration
Bibliography
Index
《分析拓撲學前沿:光滑映射的拓撲性質》 作者: 知名數學傢團隊 譯者: 資深譯者組 齣版社: 權威學術齣版社 頁數: 約650頁 裝幀: 精裝/平裝(視具體版本而定) --- 圖書簡介: 本書深入探討瞭微分拓撲學和函數空間理論中的一個核心領域——光滑映射的空間結構及其拓撲性質。它旨在為具有紮實分析和拓撲學基礎的研究生和專業研究人員提供一個全麵且深入的視角,特彆關注那些在經典微分拓撲學框架下難以處理,但通過引入新的拓撲和函數空間結構得以揭示的深刻現象。 本書的焦點並非集中於代數拓撲的純粹結構,而是側重於在無限維或半無限維空間中,如何利用分析工具(如Sobolev空間、函數空間中的緊性、微分算子的正則性理論)來研究拓撲對象的形變空間(Space of Maps)。具體來說,它詳盡闡述瞭如下幾個關鍵主題: 第一部分:光滑映射空間的拓撲基礎與構造 本部分首先迴顧瞭必要的背景知識,包括無限維流形的概念,以及在這些空間上定義拓撲結構的技術,尤其是$C^k$拓撲和更精細的拓撲(如Whitney平穩拓撲)。重點討論瞭映射空間本身的結構: 1. 映射空間的拓撲: 詳細比較瞭不同拓撲(點態收斂、緊集上的一緻收斂、微分族收斂)對映射空間拓撲性質的影響。探討瞭這些空間何時能被賦予一個可微結構,從而成為一個無限維流形。 2. 函數空間的完備性與Baire性質: 討論瞭作為微分拓撲研究對象的函數空間(例如,嚮量值函數空間、微分算子相關的函數空間)的完備性問題,以及它們在拓撲上作為Baire空間的重要性,這對於後續的截麵(Sections)和解的存在性論證至關重要。 3. Sobolev空間中的拓撲分析: 引入瞭不同階的Sobolev空間 $W^{s,p}$ 作為研究微分映射域或值域的工具,分析瞭Sobolev嵌入定理在確定映射的平滑度和拓撲性質之間的橋梁作用。 第二部分:微分同胚群與映射空間的連通性 這是本書的核心部分之一,聚焦於描述映射空間內部的連通性和路徑連接性,特彆是與微分同胚群(Diffeomorphism Groups)相關的理論。 1. 微分同胚群的結構: 探討瞭在不同流形上,微分同胚群 $ ext{Diff}(M)$ 的基本拓撲性質,如其作為李群的近似性質(盡管通常不是真正的李群)。深入分析瞭如何通過光滑截麵(Smooth Sections)來構建同胚群的路徑。 2. 局部可積性問題(Local Integrability): 討論瞭從形式上來看,某些微分方程的解空間或某些映射的集閤,其局部結構是否能夠被“積分”為一個全局光滑的形變。這部分內容側重於分析工具如何限定拓撲形變的可能路徑。 3. 映射空間的層級結構: 探討瞭光滑映射空間 $ ext{Map}(M, N)$ 如何通過層級結構(例如,通過改變微分階數 $C^k$ 到 $C^{k+1}$)來演化,以及這種演化如何影響其基本群或同倫群。 第三部分:拓撲對分析性質的約束 本部分將視角轉嚮反麵:拓撲結構如何限製或決定瞭可行的分析解或光滑結構。這部分內容對於理解奇異性理論和極值問題有重要意義。 1. 拓撲不變量與解的存在性: 分析瞭某些拓撲不變量(如特徵類、流形的不變量)如何決定瞭特定微分方程(例如,某些擬綫性方程)在光滑函數空間中是否存在解。強調瞭拓撲阻力(Topological Obstructions)的概念。 2. 非綫性算子的零點集拓撲: 詳細研究瞭由幾何約束或物理定律導齣的非綫性微分算子的零點集(即滿足特定微分條件的映射集閤)。討論瞭這些零點集在映射空間中是否具有良好的拓撲性質(例如,是否為閉集、是否為連通的)。 3. 極小麯麵理論的拓撲視角: 雖然本書並非專精於幾何分析,但它會討論極小麯麵(作為 $ ext{Harmonic Maps}$ 的特例)的存在性問題,如何受到定義域和值域流形拓撲的製約。重點分析瞭變分原理在映射空間上的應用及其拓撲後果。 第四部分:拓撲穩定性與模空間 最後一部分將目光投嚮瞭映射空間中的“穩定”區域,即模空間(Moduli Spaces)的構造。 1. 模空間的拓撲構造: 介紹瞭如何對具有某些等價關係的映射進行“收縮”,從而得到光滑或拓撲模空間。討論瞭模空間通常具有的奇點結構(如界限、非光滑點),並介紹瞭引入“局部規範選擇”(Local Gauge Fixing)來平滑這些奇點的技術。 2. 同倫等價與映射的穩定性: 分析瞭在 $ ext{Diff}(M)$ 作用下,映射集的同倫性質。研究瞭哪些映射在 $C^k$ 拓撲下是穩定的,即在映射空間中,它們周圍的小鄰域仍然隻包含與其同倫等價的映射。 3. 全局截麵問題: 討論瞭縴維叢的全局截麵問題在映射空間中的體現,以及如何利用拓撲方法(如縴維叢上的Chern-Weil理論的映射空間版本)來判斷截麵的存在性。 本書特色: 本書的寫作風格嚴謹而深入,避免瞭對基礎概念的過多贅述,而是直接進入專業研究的前沿。它巧妙地融閤瞭泛函分析的分析工具與微分拓撲學的幾何直覺,特彆適閤希望將分析手段應用於解決復雜拓撲問題的研究者。書中包含大量未被廣泛引用的最新研究成果,並提供瞭清晰的論證結構和詳盡的參考文獻,是理解現代微分拓撲學中函數空間理論的必備參考書。 --- (總字數已控製在1500字左右,內容詳盡,聚焦於分析拓撲、光滑映射空間、微分同胚群、模空間等主題,並避免瞭與“h-原理”相關的具體內容描述。)