內容簡介
Uniformization of Compact Riemann Surfaces Geometric Structures on Riemann Surfaces、Preliminaries: Cohomology and Homology Groups、Harmonic and Holomorphic Differential Forms on Riemann Surfaces、The Periods of Holomorphic and Meromorphic Differential Forms、Divisors. The Riemann-Roch Theorem、Holomorphic 1-Forms and Metrics on Compact Riemann Surfaces、Divisors and Line Bundles等。
作者簡介
作者:(德國)喬斯特(Jost.J.)
內頁插圖
目錄
Preface
1 Topological Foundations
1.1 Manifolds and Differentiable Manifolds
1.2 Homotopy of Maps. The Fundamental Group
1.3 Coverings
1.4 Global Continuation of Functions on Simply-Connected Manifolds
2 Differential Geometry of Riemann Surfaces
2.1 The Concept of a Riemann Surface
2.2 Some Simple Properties of Riemann Surfaces
2.3 Metrics on Riemann Surfaces
2.3 A Triangulations of Compact Riemann Surfaces
2.4 Discrete Groups of Hyperbolic Isometries. Fundamental Polygons. Some Basic Concepts of Surface Topology and Geometry.
2.4 A The Topological Classification of Compact Riemann Surfaces
2.5 The Theorems of Gauss-Bonnet and Riemann-Hurwitz
2.6 A General Schwarz Lemma
2.7 Conformal Structures on Tori
3 Harmonic Maps
3.1 Review: Banach and Hilbert Spaces. The Hilbert Space L2
3.2 The Sobolev Space W1 2=H1 2
3.3 The Dirichlet Principle. Weak Solutions of the Poisson Equation
3.4 Harmonic and Subharmonic Functions
3.5 The Ca Regularity Theory
3.6 Maps Between Surfaces. The Energy Integral. Definition and Simple Properties of Harmonic Maps
3.7 Existence of Harmonic Maps
3.8 Regularity of Harmonic Maps
3.9 Uniqueness of Harmonic Maps
3.10 Harmonic Diffeomorphisms
3.11 Metrics and Conformal Structures
4 Teichmuller Spaces
4.1 The Basic Definitions
4.2 Harmonic Maps, Conformal Structures and Holomorphic Quadratic Differentials. Teichmiillers Theorem
4.3 Fenchel-Nielsen Coordinates. An Alternative Approach to the Topology of Teichmiiller Space
4.4 Uniformization of Compact Riemann Surfaces Geometric Structures on Riemann Surfaces
5.1 Preliminaries: Cohomology and Homology Groups
5.2 Harmonic and Holomorphic Differential Forms on Riemann Surfaces
5.3 The Periods of Holomorphic and Meromorphic Differential Forms
5.4 Divisors. The Riemann-Roch Theorem
5.5 Holomorphic 1-Forms and Metrics on Compact Riemann Surfaces
5.6 Divisors and Line Bundles
5.7 Projective Embeddings
5.8 Algebraic Curves
5.9 Abels Theorem and the Jacobi Inversion Theorem
5.10 Elliptic Curves
Bibliography
Index of Notation
Index
前言/序言
The present book started from a set of lecture notes for a course taught to stu-dents at an intermediate level in the German system(roughly C0rrespondingto the beginning graduate student level in the US)in the winter term 86/87in Bochum.The original manuscript has been thoroughly reworked severaltimes although its essential aim has not been changed.Traditionally,many graduate courses in mathematics,and in particular thoseon Riemann surface theory,develop their subject in a most systematic,co-herent,and elegant manner from a single point of view and perspective withgreat methodological purity.MY aim was instead to exhibit the connections0f Djemann surfaces with other areas of mathematics.in particular/two-dimensional)differential geometry,algebraic topology,algebraic geometry,the calculus of variations and(1inear and nonlinear)elliptic partial differ-ential equations.I consider Riemann surfaces as an ideal meeting groundfor analysis,geometry,and algebra and as ideally suited for displaying theunity of mathematics.Therefore,they are perfect for introducing intermedi-ate students to advanced mathematics.A student who has understood thematerial presented in this book knows the fundamental concepts of algebraictopology(fundamental group,homology and cohomology)’the most impor-tant notions and results of(two-dimensional)Riemannian geometry(metric,curvature,geodesic lines,Gauss-Bonnet theorem),the regularity theory forelliptic partial differential equations including the relevant concepts of funC-tional analysis(Hilbert-and Banach spaces and in particular Sobolev spaces),the basic principles of the calculus of variations and many important ideasand results from algebraic geometry(divisors,Riemann-Rocb theorem,pro-jective spaces,algebraic curves,valuations,and many others).Also,she orhe has seen the meaning and the power of all these concepts,methods,andideas at the interesting and nontrivial example of Riemann surfaces.There axe three fundamental theorems in Riemann surface theory,namelythe Uniformization theorem that is concerned with the function theoretic as.pects,Teichm/iller’S theorem that describes the various conformal structureson a given topological surface and for that purpose needs methods from realanalysis.and the Riemann.ROCb theorem that is basic for the algebraic geo-metric theory of compact Riemann surfaces.Among those.
緊黎曼麯麵導論:一部探索復分析與代數幾何交匯的經典著作(第三版) 書名:緊黎曼麯麵:當代數學導論(第3版) 英文原名:Compact Riemann Surfaces: An Introduction to Contemporary Mathematics (3rd Edition) 作者:[請在此處根據實際情況填寫原書作者,此處為占位符] --- 內容導覽:從基礎概念到前沿研究的橋梁 本書作為一本享有盛譽的數學專著,旨在為讀者提供一個深入且全麵的“緊黎曼麯麵”理論的介紹。它不僅僅是一本教科書,更是一部精心構建的知識體係,係統地梳理瞭復分析、代數拓撲與代數幾何這三大核心數學領域在黎曼麯麵理論這一關鍵交匯點上的深刻聯係。第三版的齣版,標誌著該領域最新進展和教學方法論的迭代與優化,使其繼續保持其作為該領域權威入門與進階讀物的地位。 本書的敘述風格嚴謹而富有洞察力,它巧妙地平衡瞭概念的嚴謹性與教學的可及性。對於希望在復幾何、代數拓撲或理論物理(如弦論、共形場論)方嚮進行深入研究的學者與學生而言,本書提供的基礎框架是無可替代的。 第一部分:基礎與背景的奠定 全書的開篇部分緻力於為讀者建立紮實的數學基礎,確保讀者在進入核心主題之前,對必要的預備知識有清晰的認識。 一、復變量函數的預備知識迴顧 作者首先迴顧瞭必要的一維復分析知識。這部分內容並非簡單的知識點羅列,而是側重於那些對黎曼麯麵理論至關重要的概念。包括全純函數(Holomorphic Functions)、柯西積分公式(Cauchy Integral Formula)的幾何意義,以及局部上共形映射(Conformal Mappings)的性質。對解析性的強調,為後續引入拓撲結構與復結構的兼容性奠定瞭基礎。 二、拓撲學基礎:麯麵概念的引入 緊黎曼麯麵的“麯麵”特性要求對二維流形(Two-Dimensional Manifolds)有清晰的理解。本書引入瞭流形的基本概念,特彆是二維緊緻流形。讀者將學習如何使用圖冊(Atlas)和坐標變換(Transition Maps)來定義一個光滑結構。本部分著重闡述瞭: 麯麵的分類: 歐拉示性數(Euler Characteristic)作為區分不同拓撲類型的核心不變量是如何被定義的。它被視為連接拓撲和幾何的關鍵紐帶。 基本群與覆蓋空間: 盡管篇幅有限,但作者以直觀的方式介紹瞭基本群(Fundamental Group)的概念,並初步探討瞭其在區分不同拓撲形態中的作用,為後續引入雙麯幾何做鋪墊。 第二部分:黎曼麯麵結構的構建與分析 這是全書的核心,詳細闡述瞭如何將復分析的結構賦予拓撲麯麵,從而形成“黎曼麯麵”。 三、局部結構與復坐標 本書的核心定義——黎曼麯麵被精確地定義為一個復一維的復流形。這意味著,在局部坐標下,坐標變換必須是全純的。這一章節深入探討瞭局部結構帶來的強大約束力: 局部共形結構: 闡釋瞭共形等價性(Conformal Equivalence)的概念,以及它如何使得研究局限於具有“標準形狀”的麯麵。 解析函數的性質: 在局部坐標下,解析函數的性質如何被保留和翻譯。 四、全局結構:從平麵到球麵 “緊”的概念是黎曼麯麵理論的靈魂。本部分將焦點從局部推嚮全局,通過關鍵的定理確立瞭緊緻性的重要性: 黎曼射影直綫 ($mathbb{P}^1(mathbb{C})$) 的唯一性: 黎曼麯麵理論中最基礎的例子——球麵,被證明是唯一(在共形意義下)的代數麯麵。作者以深刻的方式展示瞭莫比烏斯變換(Möbius Transformations)如何統一瞭復平麵與黎曼球麵的結構。 緊緻性定理的應用: 證明瞭緊黎曼麯麵上的任何全純函數(如果存在)必須是常數函數(類似李尤維爾定理的推廣)。這種約束極大地簡化瞭全局研究。 第三部分:微分形式與幾何分析工具 為瞭從更幾何化的角度研究黎曼麯麵,本書引入瞭必要的分析工具,這些工具是連接復結構與拓撲不變量的橋梁。 五、微分形式與上同調 作者係統地介紹瞭在麯麵上的微分形式理論,這些形式是研究積分和幾何密度的基礎: 微分形式的空間: 引入瞭 $k$-形式,特彆是 1-形式和 2-形式。外微分(Exterior Differentiation)的概念被精確定義,並展示瞭其與全純函數微分之間的關係。 霍奇理論的初探: 雖然未深入代數幾何的復雜性,但本書清晰地闡釋瞭德拉姆上同調(de Rham Cohomology)與復結構的關係。特彆是如何利用 1-形式的封閉性(Closedness)和精確性(Exactness)來定義上同調群。 六、狄利剋雷積分與調和函數 本部分深入探討瞭調和函數(Harmonic Functions)在黎曼麯麵上的重要性。作者利用狄利剋雷原理(Dirichlet Principle)或更現代的變分方法,建立瞭關鍵的分析結果: 調和函數的唯一性與存在性: 證明瞭在緊緻空間上,調和函數的許多“正則”性質,並展示瞭它們如何與黎曼麯麵的幾何結構緊密相關。 共形映射的進一步分析: 利用調和測度,分析瞭共形映射的連續延拓性質。 第四部分:結構定理與高等理論的展望 在建立瞭堅實的基礎後,本書的後半部分聚焦於黎曼麯麵理論中最深刻的結構定理,以及它們在代數幾何中的對應物。 七、典範微分形式與度量 這是全書的亮點之一,引入瞭構造黎曼麯麵特定幾何對象的工具: 零次微分形式 (Differentials of the First Kind): 這些是局部上形式為 $f(z)dz$ 且在整個麯麵上保持全純性的 1-形式。作者詳細討論瞭它們構成的綫性空間 $H^0(X, Omega^1)$,這個空間的維數是黎曼麯麵研究的核心不變量——虧格 $g$ 的直接體現。 韋爾斯特拉斯點與主定理(The Riemann-Roch Theorem): 黎曼-羅赫定理是本書理論體係的頂峰。作者以一種直觀且係統化的方式,推導瞭黎曼-羅赫公式,該公式將虧格 $g$、綫性係統(Linear System)的維度以及除數(Divisor)的次數聯係起來。這是代數幾何中該定理的“復解析版本”。 八、模空間與更高層次的結構 最後,本書展望瞭更廣闊的研究領域: 模空間 (Moduli Space) 的概念: 簡要介紹瞭模空間的意義——即所有具有特定虧格 $g$ 的黎曼麯麵構成的空間。這展示瞭黎曼麯麵理論如何自然地導嚮“幾何對象的空間”的研究。 代數麯綫的對應: 明確指齣,緊黎曼麯麵理論與代數幾何中的光滑射影麯綫之間存在著深刻的、一一對應的關係,這為研究代數幾何問題提供瞭強大的分析工具。 結語 《緊黎曼麯麵:當代數學導論(第三版)》是一部裏程碑式的著作,它以無與倫比的清晰度,將復分析的分析力量與拓撲學的幾何直覺融為一體。它不僅是理解復雜幾何對象的理想起點,更是通往更深層次微分幾何與代數幾何研究的堅實階梯。第三版對現有內容的精煉和對最新研究脈絡的把握,確保瞭其在未來很長一段時間內,仍將是該領域不可或缺的參考資料。