体についての基本とGalois理論

代数的トポロジーで体が有用なのは, まず(コ)ホモロジーの係数としてである。 有理数係数の場合は特に扱い易いため, 有理ホモトピー論という分野ができた。

空間を局所化して考えるときには, \(\Q \)係数の(コ)ホモロジーで得られる情報の他に, 各素数 \(p\) に関する情報を考える必要がある。その際, 基本となるのは有限体, 特に標数 \(p\) の素体 \(\F _p\) を係数とした(コ)ホモロジーである。

一般コホモロジーを扱うときには, 次数付きの体, という概念が必要になる。

• 次数付き体 (graded field)

楕円コホモロジーなど, 数論との関係を考えるには, より進んだ体に関する様々な概念を理解する必要がある。

• number field
• function field
• global field
• 体の拡大
• Galois群

Galois理論と被覆空間の理論の類似に, 最初に気が付いたのは誰だろうか。その関係を, 最初に正確に述べたのは Grothendieck の Galois category の理論だろう。

• Galois category

Galois理論の一般化を考えるためには, group ring (Hopf algebra) の言葉で言い換えたのを知っているとよい。 すると, Hopf algebraの拡張に関する言葉で書ける。 そして, structured ring spectrum などへの一般化も考えられるようになる。 それらの元になったのは, 可換環のGalois理論のようであるが。

• 可換環のGalois理論
• Hopf-Galois extension
• commutative \(S\)-algebraのGalois理論

Rognes の commutative \(S\)-algebra の Galois 理論は, 更に, stable homotopy categoryに一般化しようという試みがある。

例えば K. Hess は, [Hes09] で symmetric monoidal model categoryに Hopf-Galois extension を拡張しようとしているし, Mathew [Mat] は symmetric monoidal stable \((\infty ,1)\)-category での étale fundamental group の類似を定義している。 単なる symmetricl monoidal category での ring object の Galois理論は Pauwels [Pau] が考えている。そこでは Balmer による tensor triangulated category での separable ring object の定義が用いられている。

また, subfactor の理論にヒントを得て, Kadison らが Galois理論の各種代数の拡大への一般化を [KN01; Kad] などで考えている。

References

[Hes09]

Kathryn Hess. “Homotopic Hopf-Galois extensions: foundations and examples”. In: New topological contexts for Galois theory and algebraic geometry (BIRS 2008). Vol. 16. Geom. Topol. Monogr. Geom. Topol. Publ., Coventry, 2009, pp. 79–132. arXiv: 0902.3393. url: http://dx.doi.org/10.2140/gtm.2009.16.79.

[Kad]

Lars Kadison. Pseudo-Galois Extensions and Hopf Algebroids. arXiv: math/0508411.

[KN01]

Lars Kadison and Dmitri Nikshych. “Hopf algebra actions on strongly separable extensions of depth two”. In: Adv. Math. 163.2 (2001), pp. 258–286. arXiv: math/0107064. url: http://dx.doi.org/10.1006/aima.2001.2003.

[Mat]

Akhil Mathew. The Galois group of a stable homotopy theory. arXiv: 1404.2156.

[Pau]

Bregje Pauwels. Quasi-Galois theory in symmetric-monoidal categories. arXiv: 1609.00145.