stringtranslate.com

Майкл Атья

Сэр Майкл Фрэнсис Атья OM FRS FRSE FMedSci FAA HonFREng [4] ( / ə ˈ t ə / ; 22 апреля 1929 — 11 января 2019) — британско-ливанский математик , специализирующийся на геометрии . [5] Его вклад включает теорему Атьи-Зингера об индексе и сооснование топологической K-теории . Он был награжден медалью Филдса в 1966 году и премией Абеля в 2004 году.

ранняя жизнь и образование

Большой суд Тринити -колледжа в Кембридже , где Атья был студентом, а затем магистром.

Атья родился 22 апреля 1929 года в Хэмпстеде , Лондон , Англия, в семье Джин (урожденной Левенс) и Эдварда Атьи . [6] Его мать была шотландкой, а отец был ливанским православным христианином . У него было два брата, Патрик (умерший) и Джо, и сестра Сельма (умерла). [7] Атия ходил в начальную школу при епархиальной школе в Хартуме , Судан (1934–1941), и в среднюю школу в колледже Виктория в Каире и Александрии (1941–1945); школу также посещала европейская знать, перемещенная во время Второй мировой войны , и некоторые будущие лидеры арабских стран. [8] Он вернулся в Англию и Манчестерскую гимназию для учебы в HSC (1945–1947) и прошел национальную службу в Королевских инженерах-электриках и механиках (1947–1949). Его обучение в бакалавриате и аспирантуре проходило в Тринити-колледже в Кембридже (1949–1955). [9] Он был докторантом Уильяма В.Д. Ходжа [2] и получил докторскую степень в 1955 году за диссертацию под названием « Некоторые применения топологических методов в алгебраической геометрии ». [1] [2]

Атья был членом Британской гуманистической ассоциации . [10]

Во время своего пребывания в Кембридже он был президентом «Архимедов» . [11]

Карьера и исследования

Институт перспективных исследований в Принстоне, где Атья был профессором с 1969 по 1972 год.

Атья провел 1955–1956 учебный год в Институте перспективных исследований в Принстоне , затем вернулся в Кембриджский университет , где был научным сотрудником и доцентом ( 1957–1958), затем университетским преподавателем и научным сотрудником в Пембрук-колледже, Кембридж. (1958–1961). В 1961 году он переехал в Оксфордский университет , где был читателем и научным сотрудником колледжа Святой Екатерины (1961–1963). [9] Он стал савильским профессором геометрии и научным сотрудником Нового колледжа в Оксфорде с 1963 по 1969 год. Он проработал три года профессором в Институте перспективных исследований в Принстоне , после чего вернулся в Оксфорд в качестве члена Королевского общества. Профессор-исследователь и научный сотрудник Колледжа Святой Екатерины. Он был президентом Лондонского математического общества с 1974 по 1976 год. [9]

Я начал с того, что менял местную валюту на иностранную везде, где путешествовал в детстве, и в итоге зарабатывал деньги. Именно тогда мой отец понял, что когда-нибудь я стану математиком.

Майкл Атья [12]

Атья был президентом Пагуошской конференции по науке и мировым делам с 1997 по 2002 год. [13] Он также внес вклад в создание Межакадемической группы по международным проблемам , Ассоциации европейских академий (ALLEA) и Европейского математического общества (EMS). ). [14]

В Соединенном Королевстве он участвовал в создании Института математических наук Исаака Ньютона в Кембридже и был его первым директором (1990–1996). Он был президентом Королевского общества (1990–1995), магистром Тринити-колледжа в Кембридже (1990–1997), [13] ректором Лестерского университета ( 1995–2005) [13] и президентом Королевского общества Эдинбург (2005–2008 гг.). [15] С 1997 года и до своей смерти в 2019 году он был почётным профессором Эдинбургского университета . Он был попечителем Фонда Джеймса Клерка Максвелла . [16]

Среди математических сотрудников Атьи были Рауль Ботт , Фридрих Хирцебрух [17] и Айседор Зингер , а среди его учеников — Грэм Сигал , Найджел Хитчин , Саймон Дональдсон и Эдвард Виттен . [18] Вместе с Хирцебрухом он заложил основы топологической К-теории , важного инструмента в алгебраической топологии , которая, неформально говоря, описывает способы скручивания пространств. Его самый известный результат, теорема об индексе Атьи-Зингера , была доказана Сингером в 1963 году и используется при подсчете количества независимых решений дифференциальных уравнений . Некоторые из его последних работ были вдохновлены теоретической физикой , в частности, инстантонами и монополями , которые ответственны за некоторые поправки в квантовой теории поля . Он был награжден медалью Филдса в 1966 году и премией Абеля в 2004 году.

Сотрудничество

Старый Математический институт (ныне Статистический факультет) в Оксфорде , где Атья руководил многими своими студентами.

Атья сотрудничал со многими математиками. Его три основных сотрудничества были с Раулем Боттом по теореме Атьи-Ботта о неподвижной точке и многим другим темам, с Айседором М. Сингером по теореме об индексе Атьи-Зингера и с Фридрихом Хирцебрухом по топологической K-теории, [19] все с которым он познакомился в Институте перспективных исследований в Принстоне в 1955 году. [20] Среди других его сотрудников; Дж. Франк Адамс ( инвариантная проблема Хопфа), Юрген Берндт (проективные плоскости), Роджер Белявски (задача Берри – Роббинса), Ховард Доннелли ( L-функции ), Владимир Г. Дринфельд (инстантоны), Йохан Л. Дюпон (особенности вектора ) поля ), Ларс Гординг ( гиперболические дифференциальные уравнения ), Найджел Дж. Хитчин (монополи), Уильям В.Д. Ходж (Интегралы второго рода), Майкл Хопкинс ( К-теория ), Лиза Джеффри (топологические лагранжианы), Джон Д.С. Джонс (Янг –теория Миллса), Хуан Малдасена (М-теория), Юрий И. Манин (инстантоны), Ник С. Мэнтон (Скирмионы), Виджей К. Патоди (спектральная асимметрия), А.Н. Прессли (выпуклость), Элмер Рис (векторные расслоения) , Уилфрид Шмид (представления дискретных серий), Грэм Сигал ( эквивариантная K-теория ), Александр Шапиро [21] (алгебры Клиффорда), Л. Смит (гомотопические группы сфер), Пол Сатклифф (многогранники), Дэвид О. Талл (лямбда кольца), Джон А. Тодд ( многообразия Стифеля ), Камрун Вафа (М-теория), Ричард С. Уорд (инстантоны) и Эдвард Виттен (М-теория, топологические квантовые теории поля). [22]

Его более поздние исследования теорий калибровочного поля , особенно теории Янга-Миллса , стимулировали важные взаимодействия между геометрией и физикой , особенно в работах Эдварда Виттена. [23]

Если вы напрямую решаете математическую задачу, очень часто вы заходите в тупик, кажется, что ничего из того, что вы делаете, не работает, и вы чувствуете, что, если бы вы только могли заглянуть за угол, там могло бы быть простое решение. Нет ничего лучше, чем иметь рядом с собой кого-то еще, потому что он обычно может заглянуть из-за угла.

Майкл Атья [24]

Студенты Атия включали Питер Браам 1987, Саймон Дональдсон , 1983, К. Дэвид Элворти , 1967, Говард Феган 1977, Эрик Грунвальд, 1977, Найджел Хитчин, 1972, Лиза Джеффри, 1991, Фрэнсис Кирван, 1984, Питер Кронхеймер , 1986 , Рут Лоуренс 1989, Джордж Лушт . Морава 1968, Майкл Мюррей 1983, Питер Ньюстед 1966, Ян Р. Портеус 1961, Джон Роу 1985, Брайан Сандерсон 1963, Рольф Шварценбергер 1960, Грэм Сигал 1967, Дэвид Талл 1966 и Грэм Уайт 1982. [2]

Среди других современных математиков, оказавших влияние на Атью, — Роджер Пенроуз , Ларс Хёрмандер , Ален Конн и Жан-Мишель Бисмут . [25] Атья сказал, что математиком, которым он больше всего восхищался, был Герман Вейль , [26] и что его любимыми математиками до 20-го века были Бернхард Риман и Уильям Роуэн Гамильтон . [27]

Семь томов собрания статей Атьи включают большую часть его работ, за исключением учебника по коммутативной алгебре; [28] первые пять томов разделены тематически, а шестой и седьмой — по датам.

Алгебраическая геометрия (1952–1958).

Искривленная кубическая кривая — тема первой статьи Атьи.

Ранние статьи Атьи по алгебраической геометрии (и некоторые общие статьи) переизданы в первом томе его собрания сочинений. [29]

Будучи студентом, Атья интересовался классической проективной геометрией и написал свою первую статью: короткую заметку о скрученных кубиках . [30] Он начал исследования под руководством WVD Ходжа и получил премию Смита в 1954 году за теоретико-пучковый подход к линейчатым поверхностям , [31] что побудило Атью продолжить заниматься математикой, а не переключаться на другие свои интересы — архитектуру и археологию. [32] Его докторская диссертация вместе с Ходжем была посвящена теоретико-пучковому подходу к теории интегралов второго рода на алгебраических многообразиях Соломона Лефшеца , в результате чего он получил приглашение посетить Институт перспективных исследований в Принстоне на год. [33] В то время как в Принстоне он классифицировал векторные расслоения на эллиптической кривой (расширяя классификацию векторных расслоений Александра Гротендика на кривой рода 0), показав, что любое векторное расслоение представляет собой сумму (по существу уникальных) неразложимых векторных расслоений, [33] 34] , а затем показав, что пространство неразложимых векторных расслоений заданной степени и положительной размерности можно отождествить с эллиптической кривой. [35] Он также изучал двойные точки на поверхностях, [36] приводя первый пример флопа , специального бирационального преобразования трехмерных многообразий , которое позже широко использовалось в работе Сигефуми Мори над минимальными моделями трехмерных многообразий. [37] Флоп Атьи также можно использовать, чтобы показать, что универсальное отмеченное семейство поверхностей K3 не является Хаусдорфовым . [38]

К-теория (1959–1974)

Лента Мёбиуса — простейший нетривиальный пример векторного расслоения .

Работы Атьи по К-теории , в том числе его книга по К-теории [39], переизданы во втором томе его собрания сочинений. [40]

Простейшим нетривиальным примером векторного расслоения является лента Мёбиуса (на фото справа): полоска бумаги с завитком, которая представляет собой векторное расслоение ранга 1 над кругом (круг, о котором идет речь, является центральной линией листа Мёбиуса). группа). K-теория — это инструмент для работы с многомерными аналогами этого примера или, другими словами, для описания многомерных скручиваний: элементы K-группы пространства представлены векторными расслоениями над ним, поэтому лента Мёбиуса представляет собой элемент K-группы окружности. [41]

Топологическая K-теория была открыта Атьей и Фридрихом Хирцебрухом [42] , вдохновленными доказательством Гротендика теоремы Гротендика-Римана-Роха и работой Ботта над теоремой периодичности . В этой статье обсуждалась только нулевая K-группа; вскоре после этого они распространили ее на К-группы всех степеней, [43] дав первый (нетривиальный) пример обобщенной теории когомологий .

Некоторые результаты показали, что недавно представленная К-теория была в некотором смысле более мощной, чем обычная теория когомологий. Атья и Тодд [44] использовали K-теорию для улучшения нижних оценок, полученных с помощью обычных когомологий Бореля и Серра для числа Джеймса, описывающих, когда отображение комплексного многообразия Штифеля в сферу имеет поперечное сечение. ( Адамс и Грант-Уокер позже показали, что граница, найденная Атьей и Тоддом, была наилучшей из возможных.) Атья и Хирцебрух [45] использовали К-теорию для объяснения некоторых отношений между операциями Стинрода и классами Тодда , которые Хирцебрух заметил несколько лет назад. Первоначальное решение Дж. Ф. Адамсом операций одной задачи инварианта Хопфа было очень длинным и сложным с использованием операций вторичных когомологий. Атья показал, как первичные операции в K-теории можно использовать для получения короткого решения, занимающего всего несколько строк, а в совместной работе с Адамсом [46] также доказал аналоги результата для нечетных простых чисел.

Майкл Атья и Фридрих Хирцебрух (справа), создатели К-теории.

Спектральная последовательность Атьи – Хирцебруха связывает обычные когомологии пространства с его обобщенной теорией когомологий. [43] (Атья и Хирцебрух использовали случай K-теории, но их метод работает для всех теорий когомологий).

Атья показал [47] , что для конечной группы G теория K ее классифицирующего пространства BG изоморфна пополнению ее кольца характеров :

В том же году [48] они доказали результат для G любой компактной связной группы Ли . Хотя вскоре результат можно было распространить на все компактные группы Ли, включив в него результаты диссертации Грэма Сигала [49] , это расширение было сложным. Однако более простое и общее доказательство было получено путем введения эквивариантной K-теории , т.е. классов эквивалентности G -векторных расслоений над компактным G - пространством X. [50] Было показано, что при подходящих условиях пополнение эквивариантной К-теории пространства X изоморфно обычной К -теории пространства , расслоенной над BG со слоем X :

Затем исходный результат стал следствием того, что X был принят за точку: левая часть сводилась к пополнению R(G) , а правая - к K(BG) . Более подробную информацию см. в теореме Атьи – Сигала о пополнении .

Он определил новые обобщенные теории гомологии и когомологии, называемые бордизмом и кобордизмом , и указал, что многие глубокие результаты о кобордизме многообразий, полученные Рене Томом , Ч.Т.С. Уоллом и другими, могут быть естественным образом переинтерпретированы как утверждения об этих теориях когомологий. [51] Некоторые из этих теорий когомологии, в частности комплексный кобордизм, оказались одними из самых мощных известных теорий когомологии.

«Алгебра — это предложение, сделанное дьяволом математику. Дьявол говорит: «Я дам тебе эту мощную машину, она ответит на любой твой вопрос. Все, что тебе нужно сделать, это отдать мне свою душу: откажись от геометрии, и ты будет иметь эту чудесную машину».

Майкл Атья [52]

Он ввел [53] J-группу J ( X ) конечного комплекса X , определенную как группу стабильных слоев гомотопической эквивалентности сферных расслоений ; Позже это было подробно изучено Дж. Ф. Адамсом в серии статей, что привело к гипотезе Адамса .

Вместе с Хирцебрухом он распространил теорему Гротендика–Римана–Роха на комплексные аналитические вложения [53] , а в родственной статье [54] они показали, что гипотеза Ходжа для целочисленных когомологий неверна. Гипотеза Ходжа для рациональных когомологий по состоянию на 2008 год является серьезной нерешенной проблемой. [55]

Теорема о периодичности Ботта была центральной темой в работе Атьи по K-теории, и он неоднократно возвращался к ней, несколько раз перерабатывая доказательство, чтобы лучше его понять. Вместе с Боттом он разработал элементарное доказательство [56] и дал другую его версию в своей книге. [57] Вместе с Боттом и Шапиро он проанализировал связь периодичности Ботта с периодичностью алгебр Клиффорда ; [58] хотя в этой статье не было доказательства теоремы о периодичности, аналогичное доказательство вскоре было найдено Р. Вудом. Он нашел доказательство нескольких обобщений с использованием эллиптических операторов ; [59] в этом новом доказательстве использовалась идея, которую он использовал, чтобы дать особенно короткое и простое доказательство оригинальной теоремы о периодичности Ботта. [60]

Теория индексов (1963–1984)

Исадор Сингер (в 1977 г.), который работал с Атьей над теорией индексов.

Работа Атьи по теории индексов переиздана в третьем и четвертом томах его собрания сочинений. [61] [62]

Индекс дифференциального оператора тесно связан с числом независимых решений (точнее, это разности чисел независимых решений дифференциального оператора и его сопряженного). В математике существует множество сложных и фундаментальных проблем, которые легко свести к проблеме нахождения числа независимых решений некоторого дифференциального оператора, поэтому, если у кого-то есть средства нахождения индекса дифференциального оператора, эти проблемы часто можно решить. Именно это и делает теорема Атьи-Зингера об индексе: она дает формулу для индекса некоторых дифференциальных операторов в терминах топологических инвариантов, которые выглядят довольно сложными, но на практике их обычно легко вычислить. [ нужна цитата ]

Несколько глубоких теорем, таких как теорема Хирцебруха-Римана-Роха , являются частными случаями теоремы об индексе Атьи-Зингера. На самом деле теорема об индексе дала более мощный результат, поскольку ее доказательство применимо ко всем компактным комплексным многообразиям, в то время как доказательство Хирцебруха работало только для проективных многообразий. Появилось также много новых приложений: типичным является вычисление размерностей пространств модулей инстантонов. Теорему об индексе можно также применить «обратно»: индекс, очевидно, является целым числом, поэтому формула для него также должна давать целое число, что иногда дает тонкие условия целости инвариантов многообразий. Типичным примером этого является теорема Рохлина , вытекающая из теоремы об индексе. [ нужна цитата ]

Самый полезный совет, который я бы дал студенту-математику, — это всегда подозревать впечатляюще звучащую теорему, если у нее нет частного случая, одновременно простого и нетривиального.

Майкл Атья [63]

Проблема индекса для эллиптических дифференциальных операторов была поставлена ​​в 1959 Гельфандом . [64] Он заметил гомотопическую инвариантность индекса и попросил дать для него формулу с помощью топологических инвариантов . Некоторые из мотивирующих примеров включали теорему Римана-Роха и ее обобщение, теорему Хирцебруха-Римана-Роха и сигнатурную теорему Хирцебруха . Хирцебрух и Борель доказали целостность рода Â спинового многообразия, и Атья предположил, что эту целостность можно было бы объяснить, если бы это был индекс оператора Дирака (который был переоткрыт Атьей и Сингером в 1961 году).

Первым объявлением теоремы Атьи-Зингера стала их статья 1963 года. [65] Доказательство, изложенное в этом объявлении, было вдохновлено доказательством Хирцебруха теоремы Хирцебруха-Римана-Роха и никогда не было опубликовано ими, хотя оно описано в книге Пале. [66] Их первое опубликованное доказательство [67] было больше похоже на доказательство Гротендика теоремы Гротендика-Римана-Роха , заменяя теорию кобордизмов первого доказательства K-теорией , и они использовали этот подход для доказательства различных обобщений в серия статей с 1968 по 1971 год.

Вместо одного эллиптического оператора можно рассмотреть семейство эллиптических операторов, параметризованное некоторым пространством Y . В этом случае индекс является элементом K-теории Y , а не целым числом. [68] Если операторы в семействе действительны, то индекс принадлежит вещественной K-теории Y . Это дает немного дополнительной информации, поскольку отображение реальной K-теории Y в комплексную K-теорию не всегда инъективно. [69]

Бывший ученик Атьи Грэм Сигал (в 1982 г.), который работал с Атьей над эквивариантной K-теорией.

Вместе с Боттом Атья нашел аналог формулы Лефшеца о неподвижной точке для эллиптических операторов, определяя число Лефшеца эндоморфизма эллиптического комплекса в терминах суммы по неподвижным точкам эндоморфизма. [70] В качестве особых случаев их формула включала формулу характера Вейля и несколько новых результатов об эллиптических кривых с комплексным умножением, некоторым из которых эксперты первоначально не поверили. [71] Атья и Сигал объединили эту теорему о неподвижной точке с теоремой об индексе следующим образом. Если существует компактное групповое действие группы G на компактном многообразии X , коммутирующее с эллиптическим оператором, то можно заменить обычную К-теорию в теореме об индексе эквивариантной К-теорией . Для тривиальных групп G это дает теорему об индексе, а для конечной группы G , действующей с изолированными неподвижными точками, это дает теорему Атьи–Ботта о неподвижной точке. В общем случае он дает индекс как сумму по подмногообразиям с неподвижными точками группы G . [72]

Атья [73] решил задачу, заданную независимо Хёрмандером и Гельфандом, о том, определяют ли комплексные степени аналитических функций распределения . Атья использовал разрешение сингулярностей Хиронаки, чтобы ответить на этот вопрос утвердительно . Гениальное и элементарное решение было найдено примерно в то же время Дж. Бернштейном и обсуждалось Атьей. [74]

В качестве применения теоремы об эквивариантном индексе Атья и Хирцебрух показали, что многообразия с эффективными действиями окружности имеют исчезающий Â-род . [75] (Лихнерович показал, что если многообразие имеет метрику положительной скалярной кривизны, то Â-род исчезает.)

Вместе с Элмером Рисом Атья изучал проблему связи между топологическими и голоморфными векторными расслоениями в проективном пространстве. Они решили простейший неизвестный случай, показав, что все векторные расслоения ранга 2 над проективным 3-мерным пространством имеют голоморфную структуру. [76] Хоррокс ранее нашел несколько нетривиальных примеров таких векторных расслоений, которые позже были использованы Атьей в его исследовании инстантонов на 4-сфере.

Рауль Ботт , который работал с Атьей над формулами с фиксированной запятой и рядом других тем.

Атья, Ботт и Виджай К. Патоди [77] дали новое доказательство теоремы об индексе с использованием уравнения теплопроводности .

Если многообразию разрешено иметь границу, то необходимо наложить некоторые ограничения на область определения эллиптического оператора, чтобы обеспечить конечный индекс. Эти условия могут быть локальными (например, требование, чтобы сечения области исчезали на границе) или более сложными глобальными условиями (например, требование, чтобы сечения области решали какое-то дифференциальное уравнение). Локальный случай был разработан Атьей и Боттом, но они показали, что многие интересные операторы (например, сигнатурный оператор ) не допускают локальных граничных условий. Чтобы справиться с этими операторами, Атья, Патоди и Сингер ввели глобальные граничные условия, эквивалентные присоединению цилиндра к многообразию вдоль границы и затем ограничению области теми сечениями, которые интегрируются с квадратом вдоль цилиндра, а также ввели уравнение Атьи – Патоди – Сингера. эта-инвариант . Результатом этого стал ряд работ по спектральной асимметрии [78] , которые впоследствии неожиданно были использованы в теоретической физике , в частности в работах Виттена по аномалиям.

Лакуны, обсуждаемые Петровским, Атьей, Боттом и Гордингом, подобны промежуткам между ударными волнами сверхзвукового объекта.

Фундаментальные решения линейных гиперболических уравнений в частных производных часто имеют лакуны Петровского : области, где они тождественно равны нулю. Их исследовал в 1945 году И. Г. Петровский , который нашел топологические условия, описывающие, какие области являются лакунами. В сотрудничестве с Боттом и Ларсом Гордингом Атья написал три статьи, обновляющие и обобщающие работу Петровского. [79]

Атья [80] показал, как распространить теорему об индексе на некоторые некомпактные многообразия, на которые действует дискретная группа с компактным фактором. Ядро эллиптического оператора в этом случае, вообще говоря, бесконечномерно, но можно получить конечный индекс, используя размерность модуля над алгеброй фон Неймана ; этот индекс обычно имеет вещественное, а не целочисленное значение. Эта версия называется теоремой об индексе L 2 и была использована Атьей и Шмидом [81] для создания геометрической конструкции с использованием интегрируемых с квадратом гармонических спиноров представлений дискретных серий Хариш-Чандры полупростых групп Ли . В ходе этой работы они нашли более элементарное доказательство фундаментальной теоремы Хариш-Чандры о локальной интегрируемости характеров групп Ли. [82]

Вместе с Х. Доннелли и И. Зингером он распространил формулу Хирцебруха (связывающую дефект сигнатуры в точках возврата гильбертовых модулярных поверхностей со значениями L-функций) с вещественных квадратичных полей на все вполне вещественные поля. [83]

Калибровочная теория (1977–1985)

Слева два соседних монополя одной полярности отталкиваются, а справа два соседних монополя противоположной полярности образуют диполь . Это абелевы монополи; неабелевы, изученные Атьей, более сложны.

Многие из его статей по калибровочной теории и смежным темам переизданы в пятом томе его собрания сочинений. [84] Общей темой этих статей является исследование пространств модулей решений некоторых нелинейных уравнений в частных производных , в частности уравнений для инстантонов и монополей. Часто это предполагает поиск тонкого соответствия между решениями двух, казалось бы, совершенно разных уравнений. Ранним примером этого, который Атья неоднократно использовал, является преобразование Пенроуза , которое иногда может преобразовывать решения нелинейного уравнения над некоторым реальным многообразием в решения некоторых линейных голоморфных уравнений над другим комплексным многообразием.

В серии статей с несколькими авторами Атья классифицировал все инстантоны в 4-мерном евклидовом пространстве. Классифицировать инстантоны удобнее на сфере, поскольку она компактна, и это по существу эквивалентно классификации инстантонов в евклидовом пространстве, поскольку это конформно эквивалентно сфере, а уравнения для инстантонов конформно инвариантны. Вместе с Хитчиным и Сингером [85] он вычислил размерность пространства модулей неприводимых самодуальных связностей (инстантонов) для любого главного расслоения над компактным 4-мерным римановым многообразием (теорема Атьи–Хитчина–Зингера ). Например, размерность пространства инстантонов SU 2 ранга k >0 равна 8k 3. Для этого они использовали теорему об индексе Атьи – Зингера, чтобы вычислить размерность касательного пространства к пространству модулей в точке; касательное пространство - это, по сути, пространство решений эллиптического дифференциального оператора, заданное линеаризацией нелинейных уравнений Янга – Миллса. Эти пространства модулей позже были использованы Дональдсоном для построения его инвариантов 4-многообразий . Атья и Уорд использовали соответствие Пенроуза, чтобы свести классификацию всех инстантонов на 4-сфере к задаче алгебраической геометрии. [86] Вместе с Хитчиным он использовал идеи Хоррокса для решения этой проблемы, дав конструкцию ADHM для всех инстантонов на сфере; Манин и Дринфельд одновременно нашли одну и ту же конструкцию, что привело к совместной статье всех четырех авторов. [87] Атья переформулировал эту конструкцию, используя кватернионы , и написал неторопливый отчет об этой классификации инстантонов в евклидовом пространстве в виде книги. [88]

Математические проблемы, которые были решены, или методы, возникшие в физике в прошлом, были источником жизненной силы математики.

Майкл Атья [89]

Работа Атьи над пространствами инстантонных модулей была использована в работе Дональдсона по теории Дональдсона . Дональдсон показал, что пространство модулей инстантонов (степени 1) над компактным односвязным 4-многообразием с положительно определенной формой пересечения может быть компактифицировано, чтобы дать кобордизм между многообразием и суммой копий комплексного проективного пространства. Из этого он пришел к выводу, что форма пересечения должна быть суммой одномерных форм, что привело к нескольким впечатляющим применениям к гладким 4-многообразиям, таким как существование неэквивалентных гладких структур в 4-мерном евклидовом пространстве. Дональдсон продолжал использовать другие пространства модулей, изученные Атьей, для определения инвариантов Дональдсона , что произвело революцию в изучении гладких 4-многообразий и показало, что они более тонкие, чем гладкие многообразия в любом другом измерении, а также сильно отличаются от топологических 4-многообразий. коллекторы. Атья описал некоторые из этих результатов в обзорном докладе. [90]

Функции Грина для линейных уравнений в частных производных часто можно найти с помощью преобразования Фурье, чтобы преобразовать это в алгебраическую задачу. Атья использовал нелинейную версию этой идеи. [91] Он использовал преобразование Пенроуза для преобразования функции Грина для конформно-инвариантного лапласиана в комплексный аналитический объект, который оказался по сути диагональным вложением твисторного пространства Пенроуза в его квадрат. Это позволило ему найти явную формулу для конформно-инвариантной функции Грина на 4-многообразии.

В своей работе с Джонсом [92] он изучал топологию пространства модулей инстантонов SU(2) над 4-сферой. Они показали, что естественное отображение этого пространства модулей в пространство всех связностей индуцирует эпиморфизмы групп гомологий в определенном диапазоне измерений, и предположили, что оно может индуцировать изоморфизмы групп гомологий в том же диапазоне измерений. Это стало известно как гипотеза Атьи-Джонса и позже была доказана несколькими математиками. [93]

Хардер и М. С. Нарасимхан описали когомологии пространств модулей стабильных векторных расслоений над римановыми поверхностями , подсчитав количество точек пространств модулей над конечными полями, а затем используя гипотезы Вейля для восстановления когомологий над комплексными числами. [94] Атья и Р. Ботт использовали теорию Морса и уравнения Янга–Миллса над римановой поверхностью , чтобы воспроизвести и расширить результаты Хардера и Нарасимхана. [95]

Старый результат Шура и Хорна гласит, что множество возможных диагональных векторов эрмитовой матрицы с заданными собственными значениями представляет собой выпуклую оболочку всех перестановок собственных значений. Атья доказал обобщение этого утверждения, которое применимо ко всем компактным симплектическим многообразиям , на которые действует тор, показав, что образ многообразия при отображении моментов представляет собой выпуклый многогранник, [96] и вместе с Прессли дал соответствующее обобщение для бесконечномерной петли. группы. [97]

Дуйстермаат и Хекман нашли поразительную формулу, утверждающую, что выдвижение меры Лиувилля отображения моментов для действия тора задается в точности приближением стационарной фазы (которое, как правило, представляет собой просто асимптотическое разложение, а не точное). Атья и Ботт [98] показали, что это можно вывести из более общей формулы эквивариантных когомологий , которая является следствием хорошо известных теорем локализации . Атья показал [99] , что отображение моментов тесно связано с геометрической теорией инвариантов , и эта идея позже была значительно развита его учеником Ф. Кирваном . Вскоре после этого Виттен применил формулу Дуйстермаата-Хекмана к пространствам петель и показал, что это формально дает теорему Атьи-Зингера об индексе для оператора Дирака; эту идею прочитал Атья. [100]

Вместе с Хитчиным он работал над магнитными монополями и изучал их рассеяние, используя идеи Ника Мэнтона . [101] Его книга [102] с Хитчиным дает подробное описание их работ по магнитным монополям . Основная тема книги — исследование пространства модулей магнитных монополей ; это имеет естественную риманову метрику, и ключевым моментом является то, что эта метрика является полной и гиперкэлеровой . Затем метрика используется для изучения рассеяния двух монополей с использованием предположения Н. Мантона о том, что геодезический поток в пространстве модулей является низкоэнергетическим приближением рассеяния. Например, они показывают, что лобовое столкновение двух монополей приводит к рассеянию на 90 градусов, причем направление рассеяния зависит от относительных фаз двух монополей. Он также изучал монополи в гиперболическом пространстве. [103]

Атья показал [104] , что инстантоны в 4 измерениях можно отождествить с инстантонами в 2 измерениях, с которыми гораздо проще обращаться. Здесь, конечно, есть загвоздка: при переходе от 4-го измерения к 2-му структурная группа калибровочной теории меняется с конечномерной группы на бесконечномерную группу петель. Это дает еще один пример, когда пространства модулей решений двух, казалось бы, несвязанных нелинейных уравнений в частных производных оказываются по существу одинаковыми.

Атья и Сингер обнаружили, что аномалии в квантовой теории поля можно интерпретировать с точки зрения теории индекса оператора Дирака; [105] Эта идея позже стала широко использоваться физиками.

Более поздняя работа (1986–2019)

Эдвард Виттен , на чьи работы по инвариантам многообразий и топологическим квантовым теориям поля повлиял Атья.

Многие статьи шестого тома [106] его собрания сочинений представляют собой обзоры, некрологи и общие беседы. Впоследствии Атья продолжал публиковать публикации, в том числе несколько обзоров, популярную книгу [107] и еще одну статью с Сигалом по искривленной К-теории .

Одна статья [108] представляет собой детальное исследование эта-функции Дедекинда с точки зрения топологии и теоремы об индексе.

Некоторые из его статей, написанных примерно в это время, исследуют связи между квантовой теорией поля , узлами и теорией Дональдсона . Он представил концепцию топологической квантовой теории поля , вдохновленную работой Виттена и определением Сигала конформной теории поля. [109] Его книга «Геометрия и физика узлов» [110] описывает новые инварианты узлов, обнаруженные Воаном Джонсом и Эдвардом Виттеном в терминах топологических квантовых теорий поля, а его статья с Л. Джеффри [111] объясняет лагранжиан Виттена. инварианты Дональдсона .

Он изучал скирмионы вместе с Ником Мэнтоном, [112] обнаружив связь с магнитными монополями и инстантонами и высказав гипотезу о структуре пространства модулей двух скирмионов как некоторого подфактора комплексного проективного 3-пространства .

Несколько статей [113] были вдохновлены вопросом Джонатана Роббинса (называемым проблемой Берри–Роббинса ), который спрашивал, существует ли отображение конфигурационного пространства из n точек в 3-пространстве в многообразие флагов унитарной группы. Атья дал утвердительный ответ на этот вопрос, но посчитал, что его решение слишком вычислительно, и изучил гипотезу, которая могла бы дать более естественное решение. Он также связал этот вопрос с уравнением Нама и представил гипотезу Атьи о конфигурациях .

Но для большинства практических целей вы просто используете классические группы. Исключительные группы Ли созданы только для того, чтобы показать вам, что теория немного шире; они появляются довольно редко.

Майкл Атья [114]

Вместе с Хуаном Малдасеной и Кумруном Вафа [ 115] и Э. Виттеном [116] он описал динамику М-теории на многообразиях с голономией G2 . Похоже, что в этих статьях Атья впервые работал над исключительными группами Ли.

В своих статьях с М. Хопкинсом [117] и Дж. Сигалом [118] он вернулся к своему прежнему интересу к К-теории, описав некоторые извращенные формы К-теории с приложениями в теоретической физике .

В октябре 2016 года он заявил [119] о кратком доказательстве отсутствия сложных структур на 6-сфере. Его доказательство, как и многие его предшественники, считается математическим сообществом ошибочным даже после того, как доказательство было переписано в исправленной форме. [120] [121]

На Гейдельбергском форуме лауреатов 2018 года он заявил, что решил гипотезу Римана , восьмую проблему Гильберта , методом от противного, используя константу тонкой структуры . И снова доказательство не подтвердилось, и по состоянию на 2024 год эта гипотеза остается одной из шести нерешенных задач по математике, удостоенных Премии тысячелетия .

Библиография

Книги

В этом подразделе перечислены все книги, написанные Атьей; в нем отсутствуют несколько книг, которые он редактировал.

Избранные статьи

Награды и почести

Помещение Королевского общества , президентом которого Атья был с 1990 по 1995 год.

В 1966 году, когда ему было тридцать семь лет, он был награжден Медалью Филдса [124] за работу по разработке К-теории, обобщенной теоремы Лефшеца о неподвижной точке и теоремы Атьи-Зингера, за что он также получил премию премия Абеля совместно с Исадором Сингером в 2004 году . _ _ _ _ _ _ _ _ _ Национальная академия Линчеи в 1981 году, Международная премия короля Фейсала в области науки в 1987 году, [127] Медаль Копли Королевского общества в 1988 году, [128] Медаль Бенджамина Франклина за выдающиеся достижения в науке Американского философского общества в 1993 г., [129] Медаль столетия со дня рождения Джавахарлала Неру Индийской национальной академии наук в 1993 г., [130] Президентская медаль Института физики в 2008 г., [131] Большая медаль Французской академии наук в 2010 г. [132] ] и великий офицер французского Почетного легиона в 2011 году. [133]

Он был избран иностранным членом Национальной академии наук , Американской академии искусств и наук (1969), [134] Академии наук , Академии Леопольдина , Шведской королевской академии , Королевской ирландской академии , Королевского общества Эдинбург , Американское философское общество , Индийская национальная академия наук , Китайская академия наук , Австралийская академия наук , Российская академия наук , Украинская академия наук , Грузинская академия наук , Венесуэльская академия наук, Норвежская академия наук и литературы , Испанская королевская академия наук , Академия Линчеи и Московское математическое общество . [9] [13] В 2012 году он стал членом Американского математического общества . [135] Он также был назначен почетным членом [4] Королевской инженерной академии [4] в 1993 году.

Атья был удостоен почетных степеней университетов Бирмингема, Бонна, Чикаго, Кембриджа, Дублина, Дарема, Эдинбурга, Эссекса, Гента, Хельсинки, Ливана, Лестера, Лондона, Мексики, Монреаля, Оксфорда, Ридинга, Саламанки, Сент-Эндрюса, Сассекса. , Уэльс, Уорик, Американский университет в Бейруте, Университет Брауна, Карлов университет в Праге, Гарвардский университет, Университет Хериот-Ватт, Гонконг (Китайский университет), Университет Кила, Королевский университет (Канада), Открытый университет, Университет Ватерлоо , Университет Уилфрида Лорье, Технический университет Каталонии и UMIST. [9] [13] [136] [137]

Атья был удостоен звания рыцаря-холостяка в 1983 году [9] и стал членом Ордена «За заслуги» в 1992 году. [13]

Его именем названы здание Майкла Атьи [138] в Лестерском университете и кафедра математических наук Майкла Атьи [139] в Американском университете в Бейруте .

Личная жизнь

Атья женился на Лили Браун 30 июля 1955 года, от которой у него было трое сыновей: Джон, Дэвид и Робин. Старший сын Атьи Джон умер 24 июня 2002 года во время прогулки по Пиренеям со своей женой Мадж-Лис.

Лили Атья умерла 13 марта 2018 года в возрасте 90 лет [5] [7] [9] , а сэр Майкл Атья умер менее чем через год, 11 января 2019 года, в возрасте 89 лет. [140] [141]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ аб Атья, Майкл Фрэнсис (1955). Некоторые приложения топологических методов в алгебраической геометрии. репозиторий.cam.ac.uk (кандидатская диссертация). Кембриджский университет. Архивировано из оригинала 18 ноября 2017 года . Проверено 17 ноября 2017 г.
  2. ^ abcde Майкл Атья в проекте «Математическая генеалогия»
  3. ^ Хитчин, Найджел Дж. (1972). Дифференцируемые многообразия: пространство гармонических спиноров. bodleian.ox.ac.uk (докторская диссертация). Оксфордский университет. OCLC  500473357. EThOS  uk.bl.ethos.459281.
  4. ^ abc «Список научных сотрудников». Архивировано из оригинала 8 июня 2016 года . Проверено 28 октября 2014 г.
  5. ^ Аб О'Коннор, Джон Дж.; Робертсон, Эдмунд Ф. , «Майкл Атья», Архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс
  6. ^ "АТИЯ, сэр Майкл (Фрэнсис)" . Кто есть кто . Том. 2014 г. (интернет-издание под ред. Oxford University Press  ). А&С Черный. (Требуется подписка или членство в публичной библиотеке Великобритании.)
  7. ^ аб Атья, Джо (2007), Семья Атья , получено 14 августа 2008 г.
  8. ^ Раафат, Самир, Колледж Виктории: обучение элиты, 1902–1956 гг., Архивировано из оригинала 16 апреля 2008 г. , получено 14 августа 2008 г.
  9. ^ abcdefg Атья 1988a, с. xi
  10. ^ «Выдающийся математик и сторонник гуманизма».
  11. ^ "[Президенты-Архимеды]" . Архимеды: предыдущие комитеты и должностные лица . Проверено 10 апреля 2019 г.
  12. Батра, Амба (8 ноября 2003 г.), гуру математики, мечта Эйнштейна, предпочитает мел мыши. (Интервью с Атьей), новостная лента Дели, заархивировано из оригинала 8 февраля 2009 г. , получено 14 августа 2008 г.
  13. ^ abcdef Атья 2004, с. ix
  14. ^ «Атья и Сингер получают премию Абеля 2004 г.» (PDF) , Уведомления Американского математического общества , 51 (6): 650–651, 2006, заархивировано (PDF) из оригинала 10 сентября 2008 г. , получено 14 августа 2008 г.
  15. Объявление Королевского общества Эдинбурга, заархивировано из оригинала 20 ноября 2008 г. , получено 14 августа 2008 г.
  16. ^ «Годовой отчет и сводные отчеты Фонда Джеймса Клерка Максвелла» (PDF) . 2019.
  17. ^ Атья, Майкл (2014). «Фридрих Эрнст Петер Хирцебрух 17 октября 1927 г. - 27 мая 2012 г.» . Биографические мемуары членов Королевского общества . 60 : 229–247. дои : 10.1098/rsbm.2014.0010 .
  18. ^ «Эдвард Виттен - Приключения в области физики и математики (лекция Киотской премии 2014 г.)» (PDF) .
  19. ^ Атья 2004, с. 9
  20. ^ Атья 1988a, с. 2
  21. ^ Александр Шапиро в проекте «Математическая генеалогия»
  22. ^ Атия 2004, стр. xi – xxv.
  23. ^ «Эдвард Виттен - Приключения по физике и математике» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 23 августа 2016 года . Проверено 30 октября 2016 г.
  24. ^ Атья 1988a, документ 12, стр. 233
  25. ^ Атья 2004, с. 10
  26. ^ Атья 1988a, с. 307
  27. Интервью с Майклом Атьей, superstringtheory.com, заархивировано из оригинала 14 сентября 2008 г. , получено 14 августа 2008 г.
  28. ^ Атья и Макдональд 1969
  29. ^ Атья 1988a
  30. ^ Атья 1988a, статья 1
  31. ^ Атья 1988a, статья 2
  32. ^ Атья 1988a, с. 1
  33. ^ Атья 1988a, статьи 3, 4.
  34. ^ Атья 1988a, статья 5.
  35. ^ Атья 1988a, статья 7.
  36. ^ Атья 1988a, статья 8.
  37. ^ Мацуки 2002.
  38. ^ Барт и др. 2004 г.
  39. ^ Атья 1989
  40. ^ Атья 1988b
  41. ^ Атья, Майкл (2000). «К-теория прошлого и настоящего». arXiv : math/0012213 .
  42. ^ Атья 1988b, статья 24.
  43. ^ аб Атья 1988b, статья 28
  44. ^ Атья 1988b, статья 26.
  45. ^ Атья 1988a, статьи 30,31.
  46. ^ Атья 1988b, статья 42.
  47. ^ Атья 1961
  48. ^ Атья и Хирцебрух, 1961 г.
  49. ^ Сигал 1968
  50. ^ Атья и Сигал, 1969 г.
  51. ^ Атья 1988b, статья 34.
  52. ^ Атия 2004, статья 160, стр. 7
  53. ^ аб Атья 1988b, статья 37.
  54. ^ Атья 1988b, статья 36.
  55. Делинь, Пьер, Гипотеза Ходжа (PDF) , Институт математики Клэя, заархивировано из оригинала (PDF) 27 августа 2008 г. , получено 14 августа 2008 г.
  56. ^ Атья 1988b, статья 40.
  57. ^ Атья 1988b, статья 45.
  58. ^ Атья 1988b, статья 39.
  59. ^ Атья 1988b, статья 46.
  60. ^ Атья 1988b, статья 48.
  61. ^ Атья 1988c
  62. ^ Атья 1988d
  63. ^ Атия 1988a, статья 17, стр. 76
  64. ^ Гельфанд 1960.
  65. ^ Атья и Сингер 1963
  66. ^ Дворец 1965 г.
  67. ^ Атья и Сингер 1968a
  68. ^ Атья 1988c, статья 67.
  69. ^ Атья 1988c, статья 68.
  70. ^ Атья 1988c, статьи 61, 62, 63.
  71. ^ Атья 1988c, с. 3
  72. ^ Атья 1988c, статья 65
  73. ^ Атья 1988c, статья 73
  74. ^ Атья 1988a, статья 15.
  75. ^ Атья 1988c, статья 74.
  76. ^ Атья 1988c, статья 76.
  77. ^ Атья, Ботт и Патоди, 1973 г.
  78. ^ Атья 1988d, статьи 80–83.
  79. ^ Атья 1988d, статьи 84, 85, 86.
  80. ^ Атия 1976
  81. ^ Атья и Шмид 1977
  82. ^ Атья 1988d, статья 91
  83. ^ Атья 1988d, статьи 92, 93.
  84. ^ Атья 1988e.
  85. ^ Атья 1988e, статьи 94, 97.
  86. ^ Атья 1988e, статья 95
  87. ^ Атья 1988e, статья 96.
  88. ^ Атья 1988e, статья 99
  89. ^ Атия 1988a, статья 19, стр. 13
  90. ^ Атья 1988e, статья 112.
  91. ^ Атья 1988e, статья 101.
  92. ^ Атья 1988e, статья 102.
  93. ^ Бойер и др. 1993 год
  94. ^ Хардер и Нарасимхан, 1975 г.
  95. ^ Атья 1988e, статьи 104–105.
  96. ^ Атья 1988e, статья 106.
  97. ^ Атья 1988e, статья 108.
  98. ^ Атья 1988e, статья 109
  99. ^ Атья 1988e, статья 110.
  100. ^ Атья 1988e, статья 124.
  101. ^ Атья 1988e, статьи 115, 116.
  102. ^ Атья и Хитчин, 1988 г.
  103. ^ Атья 1988e, статья 118.
  104. ^ Атья 1988e, статья 117.
  105. ^ Атья 1988e, статьи 119, 120, 121.
  106. ^ Майкл Атья 2004
  107. ^ Атья 2007 г.
  108. ^ Атья 2004, статья 127.
  109. ^ Атья 2004, статья 132.
  110. ^ Атия 1990
  111. ^ Атья 2004, статья 139.
  112. ^ Атья 2004, статьи 141, 142.
  113. ^ Атья 2004, статьи 163, 164, 165, 166, 167, 168.
  114. ^ Атия 1988a, статья 19, стр. 19
  115. ^ Атья 2004, статья 169.
  116. ^ Атья 2004, статья 170.
  117. ^ Атья 2004, статья 172.
  118. ^ Атья 2004, статья 173.
  119. ^ Атья, Майкл (2016). «Несуществующий комплекс 6-сферы». arXiv : 1610.09366 [math.DG].
  120. ^ Каково нынешнее понимание сложных структур в 6-сфере? (MathOverflow) , получено 24 сентября 2018 г.
  121. ^ Статья Атьи о 6-сфере (MathOverflow), май 2018 г. , получено 24 сентября 2018 г.
  122. ^ «Скептицизм окружает попытку известного математика доказать гипотезу 160-летней давности» . Наука | АААС . 24 сентября 2018 г. Архивировано из оригинала 26 сентября 2018 г. . Проверено 26 сентября 2018 г.
  123. ^ «Гипотеза Римана, вероятно, остается нерешенной, несмотря на заявленные доказательства» . Архивировано из оригинала 24 сентября 2018 года . Проверено 24 сентября 2018 г.
  124. ^ Цитирование медали Филдса: Картан, Анри (1968), «L'oeuvre de Michael F. Atiyah», Труды Международной конференции математиков (Москва, 1966) , Издательство «Мир» , Москва, стр. 9–14.
  125. ^ «2004: сэр Майкл Фрэнсис Атья и Исадор М. Сингер». www.abelprize.no . Проверено 22 августа 2022 г.
  126. Победители Королевского архива 1989–1950 годов, заархивировано из оригинала 9 июня 2008 года , получено 14 августа 2008 года.
  127. Сэр Майкл Атья, FRS, Институт Ньютона, архивировано из оригинала 31 мая 2008 г. , получено 14 августа 2008 г.
  128. Победители архива Копли 1989–1900 годов, заархивировано из оригинала 9 июня 2008 года , получено 14 августа 2008 года.
  129. ^ "Медаль Бенджамина Франклина за выдающиеся достижения в науках" . Американское философское общество . Архивировано из оригинала 24 сентября 2012 года . Проверено 27 ноября 2011 г.
  130. ^ Медаль столетия со дня рождения Джавахарлала Неру, заархивировано из оригинала 10 июля 2012 г. , получено 14 августа 2008 г.
  131. Президентская медаль 2008 г. , получено 14 августа 2008 г.
  132. ^ La Grande Medaille, заархивировано из оригинала 1 августа 2010 г. , получено 25 января 2011 г.
  133. Legion d'honneur, заархивировано из оригинала 24 сентября 2011 г. , получено 11 сентября 2011 г.
  134. ^ «Книга участников, 1780–2010: Глава A» (PDF) . Американская академия искусств и наук. Архивировано (PDF) из оригинала 10 мая 2011 года . Проверено 27 апреля 2011 г.
  135. Список членов Американского математического общества. Архивировано 5 августа 2013 года в Wayback Machine , получено 3 ноября 2012 года.
  136. ^ «Эдинбургский университет Хериот-Ватт: почетные выпускники» . www1.hw.ac.uk. _ Архивировано из оригинала 18 апреля 2016 года . Проверено 4 апреля 2016 г.
  137. ^ Почетные доктора Карлова университета в Праге , получено 4 мая 2018 г.
  138. Здание Майкла Атьи, архивировано с оригинала 9 февраля 2009 г. , получено 14 августа 2008 г.
  139. Американский университет в Бейруте открывает кафедру математических наук Майкла Атьи, архивировано из оригинала 3 апреля 2008 г. , получено 14 августа 2008 г.
  140. ^ "Майкл Атья 1929-2019" . Математический институт Оксфордского университета. 11 января 2019 года. Архивировано из оригинала 11 января 2019 года . Проверено 11 января 2019 г.
  141. ^ «Дань уважения бывшему президенту Королевского общества сэру Майклу Атье OM FRS (1929–2019)» . Королевское общество. 11 января 2019 года. Архивировано из оригинала 11 января 2019 года . Проверено 11 января 2019 г.

Источники

Внешние ссылки