曲率形式

曲率形式

令 G 为一个李群,记 G 的李代数为

g

{\displaystyle g}

。设

E

B

{\displaystyle E\to B}

为一个主 G-丛。令

ω

{\displaystyle \omega }

表示 E 上一个埃雷斯曼联络(它是一个E上的 g-值 1-形式)。

那么曲率形式就是 E 上的 g-值 2-形式,定义为

Ω

=

d

ω

+

1

2

[

ω

,

ω

]

=

D

ω

.

{\displaystyle \Omega =d\omega +{1 \over 2}[\omega ,\omega ]=D\omega .}

这里

d

{\displaystyle d}

表示标准外导数,

[

,

]

{\displaystyle [*,*]}

是李括号,而 D 表示外共变导数。或者说

Ω

(

X

,

Y

)

=

d

ω

(

X

,

Y

)

+

[

ω

(

X

)

,

ω

(

Y

)

]

.

{\displaystyle \Omega (X,Y)=d\omega (X,Y)+[\omega (X),\omega (Y)].}

向量丛上的曲率形式

E

B

{\displaystyle E\to B}

是一个纤维丛,其结构群为 G,我们可以在相伴的主 G-丛上重复同样的定义。

E

B

{\displaystyle E\to B}

是一个向量丛则我们可以把

ω

{\displaystyle \omega }

看作是 1-形式的矩阵,则上面的公式取如下形式:

Ω

=

d

ω

+

ω

ω

,

{\displaystyle \Omega =d\omega +\omega \wedge \omega ,}

其中

{\displaystyle \wedge }

是楔积。更准确地讲,若

ω

j

i

{\displaystyle \omega _{j}^{i}}

Ω

j

i

{\displaystyle \Omega _{j}^{i}}

分别代表

ω

{\displaystyle \omega }

Ω

{\displaystyle \Omega }

的分量(所以每个

ω

j

i

{\displaystyle \omega _{j}^{i}}

是一个通常的 1-形式而每个

Ω

j

i

{\displaystyle \Omega _{j}^{i}}

是一个普通的2-形式),则

Ω

j

i

=

d

ω

j

i

+

k

ω

k

i

ω

j

k

.

{\displaystyle \Omega _{j}^{i}=d\omega _{j}^{i}+\sum _{k}\omega _{k}^{i}\wedge \omega _{j}^{k}.}

例如,黎曼流形的切丛,我们有

O

(

n

)

{\displaystyle O(n)}

作为结构群而

Ω

{\displaystyle \Omega _{}^{}}

是在

o

(

n

)

{\displaystyle o(n)}

中取值的 2-形式(给定标准正交基,可以视为反对称矩阵)。在这种情况,

Ω

{\displaystyle \Omega _{}^{}}

是曲率张量的一种替换表述,也就是在曲率张量的标准表示中,我们有

R

(

X

,

Y

)

Z

=

Ω

(

X

Y

)

Z

.

{\displaystyle R(X,Y)Z=\Omega _{}^{}(X\wedge Y)Z.}

上式使用了黎曼曲率张量标准记号。

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