代数空间(algebraic space)代数簇和概形概念的推广。代数空间是
阿廷(Artin,E.)引入的,主要目的是为了弥补
概形范畴关于许多取商的函子不封闭的缺陷。代数空间关于平坦等价关系取商仍是代数空间。概形理论里的许多概念都能推广到代数空间,并且代数空间中包含有
扎里斯基拓扑意义下的开稠密子空间,使它是一个概形。
阿廷是一位代数学家。生于
奥地利维也纳。1916年在
维也纳大学学习了一个学期后加入步兵团;1919年进
莱比锡大学继续学习,1921年获博士学位;随即去
格廷根大学一年;后到
汉堡大学,1923年为不支薪讲师,1925年升副教授,1926年升教授。1937年移居美国,先后在
圣母大学和
印第安那大学执教。1946—1958年执教
普林斯顿大学。1958年回到汉堡大学。1962年因
心力衰竭逝世。
阿廷被公认为现代抽象代数学的先驱。1923年,他在研究非阿贝尔L级数时提出广义互易律猜想,并于1927年证明之,从而解决了希尔伯特第9问题。他还利用这个互易律把著名的希尔伯特主猜想归结为纯粹群论问题,后来被P·H·富特文格勒证明(1930)。1926年,他引进实域的概念,从而肯定地解决了希尔伯特第17问题:n个变量的正定有理式能否表示成有理式的平方和?1944年,他提出“阿廷环”的概念,这是现代代数学的基本概念之一。阿廷提出过许多著名猜想,给代数学研究以巨大的推动。例如他在20年代提出了函数域上的黎曼猜想(韦伊于1941年给予证明),非阿贝尔L级数是亚纯的(布饶尔于1947年证明)并且也有黎曼猜想的性质(至今尚未证明);30年代他猜测有限域是
拟代数闭域(几乎立即被谢瓦莱证明)等等。他还猜测如果一个单群的阶g能够被p>g整除,则这个群必属于已知类型(被布饶尔等于1958年证明)。他对三维空间的纽结理论研究也有贡献。
阿廷热爱讲授各级课程,范·德·瓦尔登的名著《代数学》就是根据他和E·诺特的讲课记录整理而成的。他的著作包括《伽罗瓦理论》(Galois Theo-ry, 1942),《代数数与代数函数》(Algebraic Numbers andAlgebraic Functions, 1950)和《几何代数》(Geometric Alge-bra, 1957)等。1965年,斯普林格出版社出版了阿廷的文集,其中包括了他的全部49篇论文。
代数几何的基本研究对象.设k是一个域,域k上的代数簇就是一个整的、分离、有限型k概形.这里的基域k往往被取作代数闭域.若一个代数簇又是射影、拟射影、仿射或正常k概形,则把这个代数簇相应地称为射影、拟射影、仿射、完备(代数)簇.射影簇必定是完备簇,反之则不然.永田定理断言:对任意的代数簇X,必存在一个完备簇,使得X→是开浸入.代数簇的概念最早是在20世纪20年代由
范·德·瓦尔登(Van der Waerden,B.L.)和
诺特(Noether,E.)等提出的,以后又经过
韦伊(Weil,A.)、
塞尔(Serre,J.P.)等人的发展,直至
格罗腾迪克(Grothendieck,A.)把它纳入概形体系,才得到上述的现代定义.
设S是一个概型,φ是概型X到S的态射,则称X是一个S-概型,如果S=SpecR,则称X是一个R-概型。设f是概型X到Y的态射,如果△X/Y: X→XxYX,x→(x,x)是闭的浸入,则称X在Y上可分,若Y=SpecR,则称X是可分的。态射f:X→Y称为有限型的,如果存在Y的仿射开覆盖{Yλ|λ∈∧} 使得每个Xλ=f(Yλ) 可以被有限个仿射开子集覆盖,而Xλj=SpecBλj,Yλ=SpecAλ每个Bλj是有限生成的Aλ代数。若X→SpecR是有限型的,则称X是R-代数的。设k是一个代数闭域,V是一个整的,可分的在k上代数的k-概型,则我们称V是k上的一个代数簇。设(X,φ),(Y,φ)是S-概型,f: X→Y是态射,如果→f=φ,则称f是S-态射。设X,Y是R-概型,令E={ (U,φ)|U是X的稠密开子集,φ:U→Y是R-态射},在E上引入等价关系 (U,φ)~ (V,φ) 当且仅当对于U∩V的某个稠密开子集W,|w=Φ|W。E/~的元素称为有理映射,若Y=SpecR[X],则称为有理函数,X上所有有理函数的集合记作RatR(X)。若V是域k上的代数簇,则RatR(V)称为V的函数域。设f是X到Y的有理映射,如果存在(U,φ)∈f,使得φ(U)是Y的稠密子集,则称f是控制的。设V,W是代数簇,f:V→W是控制的有理映射,如果存在有理映射g:W→V使得g◦f是恒等映射,则称f是
双有理映射。V到V的所有双有理映射作成一个群,称为V的双有理同构群。如果有V到W的双有理映射,则称V与W双有理等价。一维的代数簇称为曲线,二维的代数簇称为曲面。曲面S上的曲线C是曲面S的一维闭子簇。
代数几何的基本研究对象.它实际上就是一个局部同构于仿射概形的局部环空间.更精确地,概形(X,OX)是一个环空间,其拓扑空间X有一个开覆盖{Xi}i∈I,使得(Xi,OX|Xi)同构于仿射概形Spec Γ(Xi,OX)(这样的覆盖称为仿射开覆盖).概形间的态射就是局部环空间的态射.概形的范畴是局部环空间范畴的子范畴.若概形X有一个仿射开覆盖{Xi},使得每个仿射概形都是
诺特概形、
既约概形、
正规概形或
正则概形,则相应地称概形X是局部诺特的、既约的、正规的或正则的.这些性质都是概形的局部性质,就是说,只要存在一个仿射开覆盖具有上述某种性质,这个概形就具有此性质,而且任意一个仿射开子概形都有此性质.若概形X的拓扑空间是连通空间或不可约空间(即它不能表成两个不同真闭子集的并),则称此概形为连通的或不可约的.
在研究概形的性质或有关的概念时,往往要考虑具有相同基础的概形.带有态射f:X→S的概形X称为S概形.若S=Spec A是仿射概形,则S概形简称A概形.显然任何概形都是Z概形.给出基变换态射S′→S后,可以得到一个S′概形XS′=X×SS′,称为S概形X的基扩张.与S概形相关的概念称为相对概念,以区别于与概形相关的绝对概念.S概形与态射f:X→S密切相关.不同性质的态射就给出了不同的S概形.例如,设f:X→S是一个态射,若对角浸入X→X×SX是闭态射,则称f是分离态射;若存在S的一个仿射开覆盖{Ui}={Spec Bi},使得每个f(Ui)都有一个有限仿射开覆盖{Vij}={Spec Aij},并且Aij都是有限生成Bi代数,则称f是有限型的;若f(Ui)=Spec Ai,Ai都是有限生成Bi模,则称f是有限态射.有限态射是仿射态射.代数几何中研究的S概形一般都是分离、有限型的.
代数空间是
代数簇和
概形概念的推广。概形S上的代数空间是S的平展拓扑意义下的集合层A,并且存在概形U以及层的态射u:U→A,还有一个等价关系i1,i2:R→U,使得i1和i2都是满平展态射,(i1,i2):R→U×SU是拟紧的,而且u诱导了A与商层U/R间的等价。这时称U为层A的平展覆盖。代数空间是
阿廷(Artin,E.)引入的,主要目的是为了弥补概形范畴关于许多取商的函子不封闭的缺陷。代数空间关于平坦等价关系取商仍是代数空间。概形理论里的许多概念都能推广到代数空间,并且代数空间中包含有
扎里斯基拓扑意义下的开稠密子空间,使它是一个概形。