Исследование объектов арифметического интереса над бесконечными башнями числовых полей
В теории чисел теория Ивасавы представляет собой исследование объектов, представляющих арифметический интерес, над бесконечными башнями числовых полей . Это началось как теория модулей Галуа групп идеальных классов , инициированная Кенкичи Ивасавой (1959) (岩澤 健吉), как часть теории круговых полей . В начале 1970-х годов Барри Мазур рассматривал обобщения теории Ивасавы на абелевы многообразия . Совсем недавно (начало 1990-х годов) Ральф Гринберг предложил теорию мотивов Ивасавы .
Формулировка
Ивасава работал с так называемыми -расширениями: бесконечными расширениями числового поля с группой Галуа, изоморфной аддитивной группе p-адических целых чисел для некоторого простого числа p . ( В ранних статьях они назывались -расширениями. [1] ) Каждая замкнутая подгруппа имеет вид, поэтому согласно теории Галуа -расширение - это то же самое, что башня полей
![{\displaystyle \Гамма }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \Гамма }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \Гамма }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \Гамма ^{p^{n}},}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \mathbb {Z} _{p}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle F_{\infty }/F}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle F=F_{0}\subset F_{1}\subset F_{2}\subset \cdots \subset F_ {\infty }}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
такой, что Ивасава изучал классические модули Галуа , задавая вопросы о структуре модулей над![{\displaystyle \operatorname {Gal} (F_{n}/F)\cong \mathbb {Z} /p^{n}\mathbb {Z} .}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle F_{n}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle F_{\infty }.}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
В более общем смысле, теория Ивасавы задает вопросы о структуре модулей Галуа над расширениями с группой Галуа, являющейся p-адической группой Ли .
Пример
Пусть – простое число, и пусть – поле, порожденное корнями пятой степени из единицы. Ивасава рассмотрел следующую башню числовых полей:![{\ displaystyle p}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle K=\mathbb {Q} (\mu _{p})}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \mathbb {Q} }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\ displaystyle p}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle K=K_{0}\subset K_{1}\subset \cdots \subset K_ {\infty },}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
где – поле, порожденное присоединением к p n +1 -го корням из единицы и![{\displaystyle K_{n}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle K}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle K_{\infty }=\bigcup K_{n}.}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Тот факт , что из бесконечной теории Галуа следует, что Чтобы получить интересный модуль Галуа, Ивасава взял идеальную группу классов , и пусть это будет ее p -торсионная часть. Карты норм всегда существуют , и это дает нам данные обратной системы . Если мы установим![{\displaystyle \operatorname {Gal} (K_{n}/K)\simeq \mathbb {Z} /p^{n}\mathbb {Z} }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \operatorname {Gal} (K_ {\infty }/K)\simeq \varprojlim _{n}\mathbb {Z} /p^{n}\mathbb {Z} =\mathbb {Z} _{p }.}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle K_{n}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle I_ {n}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle I_{m}\to I_{n}}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle м>n}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle I=\varprojlim I_{n},}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
то из обратной предельной конструкции нетрудно увидеть, что это модуль над алгеброй Ивасавы . Это двумерное регулярное локальное кольцо , и это позволяет описывать над ним модули. Из этого описания можно восстановить информацию о p -части группы классов![{\displaystyle I}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \mathbb {Z} _{p}.}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle \Lambda =\mathbb {Z} _{p}[[\Gamma ]]}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
![{\displaystyle К.}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Мотивация здесь состоит в том, что p -кручение в группе идеальных классов уже было идентифицировано Куммером как главное препятствие к прямому доказательству Великой теоремы Ферма .![{\displaystyle K}](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Связи с p-адическим анализом
С этого момента, в 1950-е годы, была создана содержательная теория. Была замечена фундаментальная связь между теорией модулей и p-адическими L-функциями , которые были определены в 1960-х годах Куботой и Леопольдтом. Последние начинаются с чисел Бернулли и используют интерполяцию для определения p-адических аналогов L-функций Дирихле . Стало ясно, что у теории есть перспективы продвинуться наконец вперед по сравнению с результатами Куммера столетней давности о регулярных простых числах .
Ивасава сформулировал основную гипотезу теории Ивасавы как утверждение о том, что два метода определения p-адических L-функций (по теории модулей, путем интерполяции) должны совпадать, насколько это корректно определено. Это было доказано Мазуром и Уайлсом (1984) для всех полностью действительных числовых полей Уайлсом (1990). Эти доказательства были созданы по образцу доказательства Кена Рибета , обратного теореме Эрбрана (так называемая теорема Эрбрана-Рибе ).![{\displaystyle \mathbb {Q} }](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
Карл Рубин нашел более элементарное доказательство теоремы Мазура-Уайлса, используя системы Эйлера Колывагина , описанные в Lang (1990) и Washington (1997), а позже доказал другие обобщения основной гипотезы для мнимых квадратичных полей.
Обобщения
Группу Галуа бесконечной башни, стартовое поле и тип изучаемого арифметического модуля можно варьировать. В каждом случае существует основная гипотеза , связывающая башню с p -адической L-функцией.
В 2002 году Кристофер Скиннер и Эрик Урбан заявили о доказательстве основной гипотезы GL (2). В 2010 году они опубликовали препринт (Skinner & Urban 2010).
Смотрите также
Рекомендации
Источники
- Коутс, Дж .; Суджата, Р. (2006), Циклотомные поля и дзета-значения , Монографии Springer по математике, Springer-Verlag , ISBN 978-3-540-33068-4, Збл 1100.11002
- Гринберг, Ральф (2001), «Теория Ивасавы — прошлое и настоящее», в Мияке, Кацуя (ред.), Теория поля классов — ее столетие и перспективы (Токио, 1998) , Adv. Стад. Чистая математика., вып. 30, Токио: Матем. Соц. Япония, стр. 335–385, ISBN. 978-4-931469-11-2, МР 1846466, Збл 0998.11054
- Ивасава, Кенкичи (1959), «О Γ-расширениях полей алгебраических чисел», Бюллетень Американского математического общества , 65 (4): 183–226, doi : 10.1090/S0002-9904-1959-10317-7 , ISSN 0002 -9904, МР 0124316, Збл 0089.02402
- Като, Казуя (2007), «Теория Ивасавы и обобщения» (PDF) , в Санс-Соле, Марта ; Сория, Хавьер; Варона, Хуан Луис; и другие. (ред.), Международный конгресс математиков. Том. Я , Евр. Математика. Soc., Цюрих, стр. 335–357, номер документа : 10.4171/022-1/14, ISBN. 978-3-03719-022-7, MR 2334196, заархивировано из оригинала (PDF) 22 сентября 2017 г. , получено 8 мая 2011 г.
- Ланг, Серж (1990), Циклотомические поля I и II, Тексты для аспирантов по математике , том. 121, С приложением Карла Рубина (объединенное 2-е изд.), Берлин, Нью-Йорк: Springer-Verlag , ISBN. 978-0-387-96671-7, Збл 0704.11038
- Мазур, Барри ; Уайлс, Эндрю (1984), «Поля классов абелевых расширений Q », Inventiones Mathematicae , 76 (2): 179–330, Bibcode : 1984InMat..76..179M, doi : 10.1007/BF01388599, ISSN 0020-9910, МР 0742853, S2CID 122576427, Збл 0545.12005
- Нойкирх, Юрген ; Шмидт, Александр; Вингберг, Кей (2008), Когомологии числовых полей , Grundlehren der Mathematischen Wissenschaften, vol. 323 (второе изд.), Берлин: Springer-Verlag , номер документа : 10.1007/978-3-540-37889-1, ISBN. 978-3-540-37888-4, МР 2392026, Збл 1136.11001
- Рубин, Карл (1991), «Основные гипотезы» теории Ивасавы для мнимых квадратичных полей», Inventiones Mathematicae , 103 (1): 25–68, Bibcode : 1991InMat.103...25R, doi : 10.1007/BF01239508, ISSN 0020-9910, S2CID 120179735, Збл 0737.11030
- Скиннер, Крис; Урбан, Эрик (2010), Основные гипотезы Ивасавы для GL2 (PDF) , стр. 219
- Вашингтон, Лоуренс К. (1997), Введение в круговые поля, Тексты для выпускников по математике, том. 83 (2-е изд.), Берлин, Нью-Йорк: Springer-Verlag, ISBN 978-0-387-94762-4
- Уайлс, Эндрю (1990), «Гипотеза Ивасавы для полностью реальных полей», Annals of Mathematics , 131 (3): 493–540, doi : 10.2307/1971468, JSTOR 1971468, Zbl 0719.11071.
Цитаты
- ^ Гринберг, Ральф. «Воспоминания о профессоре Ивасаве» . Проверено 25 сентября 2021 г.
дальнейшее чтение
- де Шалит, Эхуд (1987), теория Ивасавы эллиптических кривых с комплексным умножением. p -адические L- функции , Перспективы математики, вып. 3, Бостон и др.: Academic Press, ISBN. 978-0-12-210255-4, Збл 0674.12004
Внешние ссылки