Concept·Homotopy Theory
同伦类型
Homotopy Type
别名同伦型homotopy types同伦类型类
空间 X 的同伦类型是 X 在同伦等价下的等价类。两个空间具有相同的同伦类型当且仅当它们同伦等价; 同伦不变量只依赖同伦类型,而不依赖空间的具体点集结构。
同一概念可以拥有多条定义:它们可能刻画同一对象的不同侧面(例如标准定义与范畴论刻画)。 每条定义都有独立页面与来源。
Definition of Homotopy Type
已审核称拓扑空间 X 与 Y 具有相同的同伦类型,若 X≃Y(同伦等价)。
同伦类型是空间在同伦等价关系下的等价类。
一个构造 F 称为同伦不变量,若 X≃Y 蕴含 F(X)≅F(Y)。
成立条件
适用对象
拓扑空间同伦不变量
定义解释
同伦类型不是某个具体空间,而是空间在等价关系下的类。 说「X 与 Y 有相同的同伦类型」等价于「不存在任何同伦不变量能区分它们」—— 但这后一说法需要 Whitehead 定理(在 CW 复形上)才能变成可计算的条件。
参考来源:2 条(见定义页)
严格数学前置指「定义中直接使用了对方」;学习前置是教学顺序建议,二者可能不同。 所有前置概念都可以点击跳转,并可逐层递归展开。
B学习前置
暂无额外学习前置;上列的数学前置同时也是学习起点。
多层前置(最多展开三层,点击三角展开)
同伦等价Homotopy Equivalence数学前置
连续映射Continuous Map数学前置
拓扑空间Topological Space数学前置
拓扑空间Topological Space数学前置
同伦Homotopy数学前置
连续映射Continuous Map数学前置仍有更深前置,可在对应概念页继续
拓扑空间Topological Space数学前置
01原本存在的问题
拓扑空间的数量不可穷尽,逐个分类没有希望。同伦论需要先决定「什么样的差异可以忽略」, 否则连问题的提法都不清楚。
02原有理论的不足
同胚分类仍然过细:Rn 与单点不同胚,挖去一点的平面与圆周不同胚, 但在同伦论中它们携带完全相同的信息。若不做商,同伦不变量就会被大量「无关差异」淹没。
03为什么需要引入新概念
以同伦等价为等价关系,把空间划分成同伦类型;把研究对象从「空间」替换为「型」。
04新概念解决了什么
同伦论的研究对象成为同伦类型:不变量是型的函数,映射的同伦类给出型之间的态射。 Whitehead 定理进一步说明,对 CW 复形,型可以由各阶同伦群完全决定。
关系按类型分开记录:逻辑依赖、学习顺序、推广与特例、应用、思想联系、历史影响。 下图以本概念为中心,点击节点可展开邻居,双击节点打开对应概念页。
局部关系图以「同伦类型」为中心 · 悬停连线可查看关系类型
- 数学前置依赖
- 学习前置
- 推广
- 特殊情形
- 等价
- 构造自
- 应用于
- 在……下不变
- 思想联系
- 思想启发
- 历史影响
- |
- 同伦论
- 代数拓扑
- 一般拓扑
- 群论
- 范畴论与同调代数
- 数学基础
- 几何群论
在全局关系图中查看 →
逻辑与结构关系Logical / structural
由数学定义本身决定的关系:谁依赖谁、谁推广谁、谁与谁等价。这类关系与学习者无关。
数学前置依赖requires
→同伦等价Homotopy Equivalence数学前置依赖已审核 同伦类型就是同伦等价关系下的等价类;没有同伦等价就无从定义同伦类型。
来源:Dieck 2008
思想联系Conceptual connection
不构成严格逻辑依赖,但在思想史或方法论上互相照亮的关系。
思想联系conceptual_connection
时间线中的每个事件都关联文献来源;标注「待审核」表示书目信息尚未完全核对。
1955
Kan 复形与抽象同伦论
Daniel M. Kan
Kan 引入满足「角填充条件」的单纯集(后称 Kan 复形),使得同伦群可以在纯组合的
层面定义,而不必依赖拓扑空间。这开启了抽象同伦论:同伦结构可以被编码在组合数据中,
为后来的单纯集模型与模型范畴理论铺路。
来源:Kan 1955已审核
1983
Grothendieck 的《Pursuing Stacks》与同伦假设
Alexander Grothendieck
Grothendieck 在未正式出版的手稿《Pursuing Stacks》中提出以 ∞-群胚刻画同伦型的纲领
(即「同伦假设」),并倡议发展高阶范畴与同伦代数。这条线索后来与同伦类型论的高阶结构观汇合。
来源:Grothendieck 1983待审核
2013
《Homotopy Type Theory》与单价基础
The Univalent Foundations Program、Vladimir Voevodsky
《Homotopy Type Theory: Univalent Foundations of Mathematics》出版,
系统阐述类型—空间对应、等词类型作为道路空间、以及单价公理。
这使「同伦等价」从拓扑学的概念变成可以直接在证明助手中形式化的基础原则。
从这里出发可以继续探索的方向,按「直接推广 / 理论应用 / 思想联系 / 现代发展」区分。
理论应用
把这里的工具用到其他数学分支中的方向。Whitehead 定理Whitehead 定理说明:连通 CW 复形之间的同伦类型由各阶同伦群决定(在映射层面)。
Hatcher 2002
思想联系
问题意识或方法论上的呼应,不一定是形式化依赖。同伦类型论同伦类型论把「同伦类型」变成类型论的基本对象:类型被解释为空间,等价被解释为同伦等价。
Univalent Foundations Program 2013
Main Idea
同伦类型是「只保留同伦信息」的空间概念。它把拓扑学从研究具体点集,变成研究形变下不变的结构。 同伦类型论后来把这个想法推到逻辑层面:类型本身就是空间,而相等就是道路。
同伦类型 vs 同胚类型
- Rn 与单点:同一同伦类型,不同胚类型。
- R2∖{0} 与 S1:同一同伦类型,不同胚类型(维数不同)。
- 环面与两个圆的楔和:不同伦等价(π1 分别是 Z2 与自由群 F2)。
这些例子说明:同伦类型比同胚类型粗,而粗得恰好足以让代数不变量变得可计算。
- [1]
Tammo tom Dieck (2008). Algebraic Topology. European Mathematical Society.
专著 · Part II (Homotopy)
已审核 - [2]
- [3]
The Univalent Foundations Program (2013). Homotopy Type Theory: Univalent Foundations of Mathematics. Institute for Advanced Study.
专著 · Ch. 2 (同伦与等价)
https://homotopytypetheory.org/book/已审核 - [4]
Daniel M. Kan (1955). Abstract homotopy I. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 41, 1092–1096.
论文 · 41, 1092–1096
已审核 - [5]
Alexander Grothendieck (1983). Pursuing Stacks. 未正式出版的手稿(后由多家机构整理流通).
手稿 · 手稿,无页码体系
手稿性质,引用时应说明版本来源。
待审核