サマースクール復習(2016) その1

講義内容

ミラー対称性講義

物理の側から見た、ミラー対称性の基礎的部分の解説。
Komaba Lectures on Mirror Symmetry

• 2d (2,2) Supersyymetric、chiral ringの説明
• T-dualityの説明
• Lagrangianを用いたGLSM(Gauged Linear Sigma Models)の説明とclassical vacua、phase、およびQuantum effectsの説明
• 例を用いたCY/LG対応とOrlovの導来圏の半直交分解の関連の説明

カラビ・ヤウ多様体の幾何学とミラー対称性

90年代における3次元カラビ・ヤウ多様体(3CY)の幾何学の観点からの基礎的部分の解説。

• トーラスに対して、Fourier変換、Poisson総和公式を用いたT-dualityの解説
• トーラスに対する、Narainモジュライ空間の説明
• 3CYに対するBogomolov-Tial-Todorovの定理、複素構造の変形空間の定義
• 3CYに対する複素化されたケーラー錐、chiral ring $H^{even}(X)$の定義、Hard Lefshetz定理
• anti-chral ring $H^{3}(X, \mathbb{C})$の定義、LCSL(Large complex structure limit)の解説、B-structureの存在の妥当性の説明
• 古典ミラー対称性予想の説明
• 周期領域の説明、楕円曲線、K3曲面、3CYにおける周期領域の自然な座標の説明
• 3CYにおけるミラー対の構成法の説明Determinantal Quintics and Mirror Symmetry of Reye Congruences

超曲面特異点のミラー対称性と関連する話題

可逆多項式に対して、位相的ミラー対称性、ホモロジー的ミラー対称性、環構造の具体的構成の話。

• コンパクトケーラー多様体と超曲面特異点は似ている
• 代数的背景を持つ三角圏とシンプレクティック幾何学的背景を持つ三角圏の同値
• 半直交分解は収縮に対応し、ミラー対称性のもとで変形に対応す、ということからカスプ多項式を導出する
• Dolgachev数とGabrielov数を入れ替える奇妙な双対性は奇妙ではない
• 群同変の場合のJacobi環の積構造は、一般論ではなく手で入れる。
• Hochshild cohomologyの積構造は、canonicalに対応付けられない

Floer Theory and Mirror Symmetry

深谷圏はありまーす、という話。

• 普遍Novikov環(体)$\Lambda$、$A_{\infty}$構造の定義
• 有限次元のMorse理論の場合の境界写像の説明
• 安定写像のモジュライ空間の説明
• Weak Maurer-Cartan equation、potential function、obstructionがない場合のFloer cohomologyの説明
• バルク変形、閉開写像、開閉写像の説明
• $\Lambda_{0}$係数の場合のtorsionの現れ方の説明
• トーリック(Fano)多様体の場合のポテンシャルの臨界点の計算、射影的トーリック多様体の場合の一般論
• 深谷圏の定義、Hochshild cohomologyとQuantum cohomology間の標準射の説明、Trace mapの定義
• Cardy relationに基づくgereration criterionに関する定理の証明の概略の説明

疑問点

• 感覚的には、Fontaineの周期環とNovikov環は、変形を環の拡大により制御するという意味で似ている。面積と分岐がともに実数で測る量であることも似ている。周期環はHodge-Tate代数をGalois群の作用に対して自然にするために完備化やdivided powerを用いた複数のversionがあるが、Novikov環は、更に何らかの対称性に対してより複雑な環が必要になることはないのか?
• 一般ルート系に対応する幾何的対象は、講義ではまだ見つかっていない、とのことだったが、Flag varietyやSpringer resolutionのような構成ができないか気になる。また、超曲面特異点の議論を、数論的曲面で、同様に展開できるか?(楕円曲面の場合にはNeronモデルがあった。)もし展開できれば、可逆多項式のパラメータの一つを素数に変えて、変数ごとに還元を考える、ということもできるかも。幾何という点では、ADEの場合には、affine Weyl群、hereditary algebra、重み付き射影曲線、が簡明に関係していたが、Quiverがwildにある場合は表現のmoduliが大きいので、重み付き射影曲線の幾何的情報だけでは対応する情報が少なすぎるはず。

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指標層

疑問

指標は、群の表現という群構造と環構造の折衷にあるもので、
1次元指標の場合は、環構造の乗法構造だけに依存する。
(そして、円分指標を環構造を崩した際に如何に保つかが、IUTTのlinkの議論の中心だった。)
果たして、群の指標は、どの程度、環構造に依存しない構造なのか?

Deligne-Lusztig

• [R] SIX LECTURES ON DELIGNE-LUSZTIG THEORY
• [Y] AN INTRODUCTION TO DELIGNE-LUSZTIG THEORY
  

Deligne-Lusztig variety上のvirtual representation$R_{\omega}^{\theta}$の、
characteristic cycleは具体的に計算可能なのだろうか?
単純に考えると、指標層の台の和からなるはずなので、
nilpotent cones内の$G$軌道の和になることが想定される。

指標層の特異台

• [H] Springer対応とHarish-Chandra方程式
• [M] Character Sheaves on Reductive Lie Algebras
• [O] 指標層の特性サイクルについて

有限代数群の指標には、指標層という幾何的な構成があり、
偏屈層が対応する。
そして、標数0では、指標の満たす線形偏微分方程式系の形からD-加群の特性多様体の形に制限がつく。[H][O]
標数pにおいて、l進層の特異台が定義されたので、標数pにおける指標層の必要十分条件をそのl進層としての特異台の性質で記述できるか、
というのは気になる。

圏論から見た指標

• [BFO] Character D-modules via Drinfeld center of Harish-Chandra bimodules
• [BN] Betti Geometric Langlands

圏論的な見方としては、指標層は、Drinfeld center(monodidal categoryの関手におけるcenterとして定まるmonoidal category)として解釈できる。([BFO]Th3.6)
標数0においては、指標層が特異台によって特徴づけられるが、
複素数体上の幾何学的Langlands対応のBetti実現においては、
$G$-bundle stack上の$G$nilpotent sheavesのなすdg圏(automorphic side)と$G^{L}$character stack上のnilpotent singular supportを持つind quasi coherent sheavesのなすdg圏(spectral side)が同値([BN]Conj1.5)、
という予想があり、
nilpotent sheavesのなす圏は位相的に定まる、
ということが予想から帰結される。

指標層は保型形式のおもちゃであって、
nilpotencyが無限遠点における関数の挙動を制御している、
ということが予想の背後にある。
標数pにおける幾何学的Langlands対応は、
de Rham実現はないものの、
Betti実現に必要な構成要素は、automoprphic side、spectral side共に定義できるはず。
では、topological field theory、conformal field theoryのような解釈を標数p上で行うことは可能なのだろうか?

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Springer resolution

　Springer resolution

• [C] Perverse sheaves and the topology of algebraic varieties
• [G] Geometric Methods in Representation Theory of Hecke Algebras and Quantum Groups
• [KW] Weil Conjectures, Perverse Sheaves and l’adic Fourier Transform
• [Y] Lectures on Springer theories and orbital integrals

pervers sheaves

[G]4. Perverse sheaves and the Decomposition Theorem
では、

• perverse sheavesの圏がアーベル圏で、simple objectがintersection complexesで記述でき、空間のstratificationsからなるposetの構造が圏の構造に反映すること(Th4.3,Th4.4)
• Perverse continuation propertyにより(Zariski)open subvarietiesの射がfunctorialにisoになること(Prop4.5)
• Decompositon theorem(Th4.6)

が述べられている。
これは、複素数体上に限らず、標数pの体上でも成立する。([KW]ChⅢ)

Weyl群の表現

[G]6. Representations of Weyl groups
では、体k(複素数体だが、very goodな標数pの体でも成立)上の連結半単純代数群$G$のWeyl群$W=N_{G}(T)$の表現を幾何的に構成している。

[G]9 Proof of the geometric construction of $W$

• $\cal{B}\simeq$${G/B}$
• $W$は${G/T}$に作用し、${G/T}$と${G/B}$のhomology群は同型
• $\frak{g}\simeq\frak{g}^{*}$の下で$\frak{b}^{\perp}\simeq\frak{n}$
• $\tilde{\frak{g}}\simeq G\times^{B} \frak{b}$
• $\tilde{\cal{N}}=G\times^{B} \frak{n}\simeq \mathrm{T}^{*}\cal{B}\rightarrow\cal{B}$
• Springer resolution $\mu: \tilde{\cal{N}}\rightarrow\cal{N}$はsemi-small([G]Prop9.1)
• $\cal{N}$の$G$軌道は有限個($\frak{h}$の$G$軌道は$\frak{h}/\mathrm{W}$でパラメータ付けされる)
  $\require{AMScd} \begin{CD} \tilde{\cal{N}}@>>>\frak{g}\times\cal{B}\\ @V \mu VV@VV V\\ \cal{N}@>>>\frak{g}\\ @VVV@VVV\\ 0@>>>\frak{h}/\mathrm{W} \end{CD}$
• universal resolution $\tilde{\mu}:\tilde{\frak{g}}\rightarrow\frak{g}$はsmallで、generic etaleでGalois群は$W$([G]Prop9.3)
  $\begin{CD} \tilde{\frak{g}}@>>>\frak{h}\\ @VV \tilde{\mu} V@VV V\\ \frak{g}@>>>\frak{h}/\mathrm{W} \end{CD}$
  $\begin{CD} \tilde{\frak{g}}^{rs} @>>>\frak{h}^{rs}\\ @VV \tilde{\mu} V@VV V\\ \frak{g}^{rs}@>>>\frak{h}^{rs}/\mathrm{W} \end{CD}$

ということから、$Ext(\mu_{*}\cal{C}_\mathrm{M},\mu_{*}\cal{C}_\mathrm{M})$に$W$の正則表現が現れる。
Fourier変換を通して、Springer resolution上にW-actionが誘導される。

ここで、Fourier変換は、Deligne-Fourier変換([KW]ChⅢCor13.4)、Fourier-Sato変換([G]Prop8.3(4))、Radon変換のいずれも、直交補空間を直交補空間に移す。

疑問

• [BK] Microlocal sheaves and quiver varieties
• [BMO] Quantum cohomology of the Springer resolution
• [MS] Higher discriminants and the topology of algebraic maps
• [N] Springer theory via the Hitchin fibration
• [S] Canonical q-deformations in arithmetic geometry

[BK]では、Springer resolutionにおけるsubregular nilpotent elementの逆像として現れるDynkin fiberのnodesについて、Fourier変換で移り合う性質により圏を定義していた。このFourier変換で移り合う、という性質が、$\tilde{\frak{g}}$と$\tilde{\cal{N}}$の対応から導出できないのか?

標数pにおけるsingular supportの定義から、Springer resolutionのsingular supportをG軌道を用いて記述すると、複素数体上のcell decompositionの結果と一致するか?(tamely ramifiedの場合なので一致しているはず)

discriminat locusを標数p特有の状況とするには、Artin-Schreier拡大による分岐の方法があるが、それ以外にはどういう方法があるのだろうか?
[MS]におけるdecompositionの議論を標数pで行うには、どの点が問題になるのだろうか?

affineHecke環のgeometricな構成には、余接バンドルのfiber方向へのスカラー倍が必要だった。
一方で、量子cohomologyにおけるqはエネルギーによるNovikov環の変数として、係数体に現れる。
[S]において、q-analogueが整数環上のHodge構造から現れるという予想がなされている。量子群やRingel代数が行える状況(odd-partがない状況)では、基礎体の標数がパラメータとして持ち上がっていて、結晶基底のパラメータとなっていた。
IUTTにおいては、Galois群を接バンドルとみなす、という考え方のようだから、Galois群の双対(?)的な余接バンドルのfiber方向への作用がqとして現れる、という理解ができれば望ましい。
p進Teichmuller理論ではqは、Serre-Tate canonical liftingにおける持ち上げの座標として現れていた。

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深谷圏の基礎のお勉強

基礎

• [Auroux] A beginner’s introduction to Fukaya categories
• [Hutchings] Lecture notes on Morse homology
• [Seidel] [Fukaya categories and Picard-Lefschetz theory]
• [Smith] Review Fukaya categories and Picard-Lefschetz theory

Floer cohomologyが定義されるための3要素([Auroux]1)

• transversality
  そのためにHamiltonian perturbationを行う(場合もある)
• compactness
• orientability

gradingが定義されるために([Auroux]1)

• Maslov index

積([Auroux]2)

• Floer product
• higher product
• Fukaya category

([Auroux]3)

• exact triangle
• twisted complex
• Dehn twists([Auroux]3.3.1)

microlocal geometry

• [BK] Microlocal sheaves and quiver varieties
• [NZ] Constructible Sheaves and the Fukaya Category
• [N1] Microlocal branes are constructible sheaves
• [N2] Arboreal Singularities

[KS90](Sheaves on manifolds)のmicrolocal HomではSerre dualityが成り立つ。
[BK]では、curveのnodeをnormalizeして2点に分離した時の層に対して、
Fourier-Sato変換を用いて対応が付く場合を見ている。
nearby-cycle, vanishing-cycleの言葉で書き直すと、nodal curve上のmicrolocal sheavesの圏の組み合わせ的な構成が記述でき、2-Calabi-Yau propertyがmicrolocal Homの性質から導かれる。([BK]Th1.9)

wrapped Fukaya category

• Homological mirror symmetry for punctured spheres
• Wrapped microlocal sheaves on pairs of pants

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vanishing topos

microlocal sheaf

• [KS90] Sheaves on Manifolds
• [Schapira] A short review on microlocal sheaf theory

実解析的な状況では、開基として円盤や、円盤とconeの交わりを取ることが出来る。
そのため、層に対して、
singular supportを直接、点の集合として定義することが出来る。
層に対して、singular supportが定義されると、
写像が層に対してnon-characteristicであるかどうか、という点が議論の対象になる。
[KS90]では、
先にsingular supportを定義し、cut-offによる評価、
順像、逆像に対する変化の評価、を行い、
subanalytic stratificationにおけるconstructible sheaf、
複素解析的な場合のconstructible sheafの定義をしている。
そして、[KS90]のchⅧ Prop8.6.4.では、複素解析的な場合には、
singular supportをvanishing cycle functorを用いて記述できることが示されている。

singular support

• [Beilinson] Constructible sheaves are holonomic
• [Deligne] SGA 4 1/2
• [Saitoh1] THE CHARACTERISTIC CYCLE AND THE SINGULAR SUPPORT OF AN ETALE SHEAF

scheme上のetale層に対するsingular supportを定義しようとすると、
実解析的な状況と異なり、開基が少なすぎて各点での条件で定義することは難しい(ように思われる)。
そこで、写像に対する層のlocal acyclicityの条件を満たすconic setの中で、
極小のもの、という形で定義をすることとなる。
存在自体は証明が必要になる。
([Saitoh1] Th2,6, ThA, ThB)
[Beilinson]における存在証明の流れは、以下の通り。

• test pairの概念
• C-transversalityの概念([KS90]におけるnon-charactericity)
• local acyclicityの概念、$\cal{F}$-acyclicityの概念
• micro supportedの概念
• 円盤に対するvanishing cycleの特徴付けに対応するweakly microsupportedの概念、coneの交わりとの整合性
• weak singular supportの存在
• smooth map、open embeddingに対するsingular supportの振る舞い
• 射影空間の部分多様体の場合に帰着
• 射影空間におけるRadon変換の概念
• 層のRadon変換とmicro-supported coneの双対との対応([Beilinson]lem3.3)
• 層のRadon変換(Legendre変換)がlocally constantになる最大のopen partの補集合をとると、それはdivisorとなり、irreducible compornentの次元が上から評価できる([Beilinson]Th3.2、Th1.2、Th1.6)
• constructible sheafの議論を、irreducible perverse sheafの場合に絞る
• weak singular supportとsingular supportは一致([Beilinson]4.7)
• singular supportの次元は空間の次元と等しい([Beilinson]4.0 )

疑問としては、[Beilinson]の定義によるsingular supportを、
複素多様体の(よいstratificationに対する)constructible etale層に適用した場合にconical setとして、[KS90]の定義と同一のsetとなるか?
というものがある。(すくなくとも、[Beilinson]中では示されていない。)これはvanishing cycle functorを用いてcheckするべきことのように思われる。
([KS90]の定義における関数が、vanishing cycleの特徴付けに置き換わっているので、local acyclicityとvanishing cycleがないことの対応から、ほぼ示されているようには思う)

vanishing topos

• [Illusie] Around the Thom-Sebastiani theorem

symplectic幾何におけるvanishing cycleは底空間が実2次元で、
sectionがpseudo-holomorphic curveとなる点が重要だった。
一般次元の底空間において、vanishing cycleの議論をしようとすると、
toposを拡張する必要が出てくる。

characteristic cycle

• [Saitoh2] The characteristic cycle and the singular support of a constructible sheaf
• [Saitoh3] Notes on the characteristic cycle of a constructible sheaf

characterisitic cyleのcategorificationがFukaya category、という考え方からすれば、
任意の体上でmicrolocalizationにより、Fukaya categoryが定義されて然るべき、と思われる。

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twistorとFF curve

Hamiltonian’s ghost

• [Hitchin] Hyperkähler manifolds

複素数体上でのFrobenius作用素が複素共役、
という観点で、HyperKähler性のarithmetic versionがないか、
というのは、素朴な疑問。
Hermite形式が$\varphi$-moduleと対応する。
Hamiltonの4元体は、実数体上の非自明な中心多元環で、
$\mathbb{R}^{4}$と実数上のベクトル空間で同型、
そのため、4次元実空間上のanti-self dual Yang-Mills equationの解の特殊化
として、HyperKähler空間の例が出てくる。
[Hitchin]では、”Hamilton’s ghost may yet rest content.”
と記述されている。

p進体上では、各次元ごとに各々存在する。
従って、それらの中心多元環を集めてひねることが必要になる。
Hamilton’s ghostは果たして数論に対して心安らかなのだろうか?

twistor

• [Mochizuki] 従順調和バンドルの漸近挙動と純ツイスターD-加 群について
• [Sabbah] INTRODUCTION TO TWISTOR D-MODULES
• [Simpson1] Nonabelian Hodge Theory
• [Simpson2] Mixed twistor structures

複素共役によって射影直線を分割する、という手法は、
一つはQuasi conformal mapを用いて上半平面を2つ貼り合わせる、
という場合に、
もう一つはHodge構造の拡張としての底空間という場合に、
現れる。
後者は、non abelian Hodge theoryの拡張として、
一般論が建設されている。

p-adic twistor

• [Fargues1] p-adic twistor
• [Fargues2] FROM LOCAL CLASS FIELD TO THE CURVE AND VICE VERSA

射影直線に相当する幾何学的対象として、
Fontaine-Fargues曲線がある、
というのが、[Fargues2]5. Archimedean/p-adic twistorsにおける指摘。

疑問としては、

• 標数pの局所体上、Hodge-Pink構造に対するFF曲線について、同様にtwistor構造を定めることが出来るか?とくにtiltingと両立するか?
• [Fargues2]4.3. Vice Versaの部分は、標数pの局所体で成り立つか?
  さらに、
• Hodge theaterにおける、楕円曲線とその±1で割ったorbifoldの役割をtwistorの底空間として理解できないか?(無論、FF-curveと射影直線で違いがあるので、素朴には成り立たない。)

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geometric satake

モノドロミー保存変形

可解格子模型は、極限が、共形場理論となり、
相関関数はKZ方程式を満たす関数となる。
$\mathbb{P^{1}}$の4点に分岐を持つ微分方程式のモノドロミー保存変形として、パンルヴェ方程式が現れる。
合流に応じて、対応するQuiverの対称性から、パラメータに依存して超越解と代数解かが定まる。
この背後にあるのは、元のリーマン面の基本群の表現のmoduliにシンプレクティック構造が入り、いわば位相的な構造を持っているが、
それがQuiverという組み合わせ的構造により抽出される、ということ。
不確定特異点まで込めて、基本群の表現のmoduliを構成して、その組み合わせ的構造からくる対称性を記述する、ということが、Frobenius多様体と合わせての問題意識となっている(ようだ)。

• [Boalch1]HiggsbundlesConnectionsandQuivers
• [Boalch2] Symplectic Geometry and Isomonodromic Deformations
• [HY] Moduli spaces of meromorphic connections and quiver varieties
• [Hiroe] Moduli spaces of meromorphic connections, quiver varieties, and integrable deformations
• [Intro] Introduction to Nonabelian Hodge Theory: flat connections, Higgs bundles and complex variations of Hodge structure

geometric satake

標語的には、モノドロミー保存変形の量子化が共形場理論、
ということになるが、実際に量子化を行うのに、
複素数体上では、Beilinson-DrinfeldによるD-加群を用いた量子化、
があった。
標数pにおいては、p-curvatureを用いることで、
量子化が、記述できる(ようだ)。

• An introduction to affine Grassmannians and the geometric Satake equivalence
• Quantization of Hitchin integrable system via positive characteristic

標数pにおいて、モノドロミー保存変形に対応する、Galois表現保存変形、というのは存在するのだろうか?
ここで、可解格子模型に対応するGalois表現というものが出てきて、
極限がperfectoidを用いて表せたりすると、複素数体上との対応がわかりやすくなる。

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