1. 引言
近年来,非交换留数研究有了很多重要的结果,微分算子的Lichnerowicz公式及其带边流形上的留数研究获得了细致而深入的理解。本文在以往工作的基础上,探讨一类复合微分算子
的基本结构,对该微分算子的Lichnerowicz公式和W-留数进行刻画。
20世纪90年代,Wodzicki对椭圆拟微分算子的zeta函数理论作了深入的研究,在非交换几何框架下给出了以他的名字命名的Wodzicki定理(参见文献[1])。Connes [2]应用非交换留数导出了四维情形下的微分算子的Polyakov作用。进一步,Connes [3]猜想Dirac算子逆的平方的非交换留数与Einstein-Hilbert作用成正比。Kastler [4],Kalau和Walze [5]从不同的角度证明了这一结论,称之为Kastler-Kalau-Walze定理。Fedosov等人[6]结合紧致流形M上Wodzicki的相关理论将这种留数推广到Boutet代数上,并给出了带边流形W-留数的结构。结合FGLS定理[6],带边流形上的W-留数
[7],可以分为内部项和边界项两部分来刻画。Sitarz和Zajac [8]探讨了扰动Dirac算子的谱作用,Iochum和Levy [9]计算了具有单形式扰动的Dirac算子谱作用渐进展开中的热核系数。结合Dirac算子、Signature算子,Wang [10]证明了低维带边流形的Kastler-Kalau-Walze型定理。Wang [11]定义了具有边界的自旋流形的低维体积并计算了具有边界的5维和6维自旋流形的低维体积。进一步,相关文献[12]-[14]探讨了扭化Dirac算子的Lichnerowicz型公式,建立了高维带边流形上微分算子的Kastler-Kalau-Walze型定理。
本文主要考虑一类复合微分算子
,结合Lichnerowicz公式计算出5维带边流形与复合微分Dirac算子相关的W-留数
。
2. 复合微分算子的Lichnerowicz公式
设
为n维带边流形,边界为
。记
为Levi-Civita联络,在局部坐标
和标准正交坐标系
下,联络矩阵
定义为
(2.1)
定义2.1:记M为具有黎曼度量g的n维定向自旋流形,Dirac算子在切丛
的正交框架
,
和自然框架
下,
(2.2)
其中
表示Clifford作用,满足关系式
。
定义2.2:记复合微分算子
为Dirac算子与微分形式的组合,
(2.3)
其中
为M微分一形式,X为向量场。
结合复合微分算子
与
的运算
,(2.4)
得到复合微分算子
的Lichnerowicz公式。
命题2.3:复合微分算子
可表示为
(2.5)
结合命题2.3,得到如下结论。
定理2.4:对于偶数n维的紧致无边流形,复合微分算子
的非交换留数可表示为
(2.6)
3. 带边流形上复合微分算子
的W-留数
定理3.1 [6]:对于带边流形x,边界为
,
,
,记
和s分别表示
和S的局部表示,微分算子的W-留数定义为
(3.1)
a)
,对于任意的
;b) 是
上唯一的连续迹。
记
表示微分算子A的l阶符号,则带边流形微分算子A的W-留数为:
(3.2)
其中
(3.3)
依据命题3.5 [11]可知,
,
,则5维带边流形情形下复合微分算子
的W-留数为
。
引理3.2:复合微分算子
的主符号
其中,
。
引理3.3:复合微分算子
的-3阶基本形式为
(3.4)
对于5维带边流形,根据
,
,可得
。
(1)
,
,
,
,
,
对于
,有
,
.
(2)
,
,
,
,
直接计算得到
,
结合Clifford运算及迹性质
,有
则
其中
是
的标准体积。
(3)
,
,
,
,
由(3.3)得:
在
点结合
运算公式得到
计算得
组合以上算式得
其中向量场
指代
的度量对偶,
是
的Levi-Civita联络,
是(1,1)张量的缩并。
类似以上方法,计算得到其他情形。
组合上述结果得到
(3.5)
4. 结论
依据带边流形的Einstein-Hilbert作用[10] [11]:
,
.
对于5维带边流形,
,有
(4.1)
定理4.1:设M为5维带边流形,边界为
。复合微分算子
的W-留数为
(4.2)
其中
分别指代M和
上的数量曲率,向量场
是
的度量对偶,
是
的Levi-Civita联络,
是(1,1)张量的缩并。
NOTES
*通讯作者。