简单来说,如果两个流形的陈氏类不同,它们就不可能相同;反之却不一定成立:两个不同的流形可能具有相同的陈氏类。
复一维的黎曼面只有一个陈氏类,即第一陈氏类,而对于这个情况,正好等于欧拉示性数。
一个流形的陈氏类数目,视其维数而定,例如复二维的流形具有第一和第二陈氏类。
至于弦论所关心的复三维(或实六维)流形,则有三个陈氏类。
它的第一陈氏类为六维空间中的实二维子空间(子流形)各对应到一整数,其中所谓子空间是原空间的一部分形体,就像纸张(二维)可以摆在办公室(三维)里一样。
类似地,第二陈氏类为空间中的实四维子流形各对应一整数。
第二陈氏类则为这个复三维(或实六维)的流形本身指定一个数字,也就是欧拉示性数χ。
事实上,对于任何复n维的流形,它的最后一个,亦即第n个陈氏类必定对应到流形的欧拉示性数。
但陈氏类究竟告诉了我们什么?或者说,指定这些数字的目的何在?其实这些数对于子流形本身并没提供多少信息,但是对于整个流形,它们却透露出许多重要的讯息。
这在拓扑学是很常见的:当要了解复杂、高维的物体结构时,我们经常检视此物体中的子物体的数目和类型。
打个比方,假设你给身在美国的每个人都编上不同编号。
那么,为个人指定的数字丝毫无助于理解他或她本人,但若把这些数字汇总起来,就可以呈现出更大的“物体”
——美国本身——的重要情报,例如人口规模、人口成长率等。
我们还可以再举一个具体实例,来解释这个相当抽象的概念。
让我们依照惯例,从很简单的物体开始。
球面是一个复一维或实二维的曲面,它只有一个陈氏类,在这个情况等于欧拉示性数。
回想一下,我们在第2章讨论过,居住在球形行星上时,关于气象学和流体力学的一些影响。
例如风有没有可能在地表上的每一点都是由西向东吹?在赤道以及赤道之外的任何纬度线,都很容易想象风如何向东吹。
但是在南极和北极的极点(这两点可以被视为奇点),却根本没有风,这是球面几何的必然结果。
对于这种有着明显例外的特殊点的曲面,它的第一陈氏类不等于零。
第一陈氏类(对于本图中的二维曲面来说,正好等于欧拉示性数)与向量场中流动停滞的地方有关。
在像地球的球面上,我们可以看到两个这样的点。
如果流动是从北极往南极流(左上图),在两个极点上,所有表示流动的向量会彼此抵消,因此净流动为零。
同理,如果流动是由西向东(右上图)还是会有两个根本没有流动的停滞点,同样又是出现在北极点和南极点,因为在此根本没有西向、东向可言。
如果是环面,情形就不同了。
在此,流动可以是铅直的(左下图)或水平的(右下图),都不会遇到停滞点。
由于环面上的流动没有奇点,所以它的第一陈氏类是零,而球面的则不是零。
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