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在第一章,我们给出了一个关于局部符号指标定理的直接的随机证明,同时也介绍了关于流形上的布朗运动的一些知识。第一章所用的方法与第三章是不同的。在[24]中,徐佩用布朗桥方法证明了Atiyah-Singer指标定理。这个方法是简单的。在第一章中,我们用布朗桥方法给出符号指标定理的直接证明。众所周知,由Atiyah-Singer指标定理可以得到符号指标定理。在第一章中,我们不用Atiyah-Singer指标定理,而给出符号指标定理的直接证明。相当于说又提供了符号指标定理的一个证明。
在第二章中,给出关于Malliavin随机分析的一个引论,这部分知识是第三章证明方法的基础。
在第三章中,我们给出了一个关于Atiyah-Singer指标定理简单的的随机证明,这个方法用的是Watanabe建立的广义Wiener泛函及其渐进展开方法。Atiyah-Singer定理的证明是一个难点,关于它的证明已经有很多个,每个证明都有各自的特点。在这其中,Getzler[17]是比较简单初等的一个证明。通过指标定理的证明可以帮助更好地理解指标定理,所以给出指标定理的新的证明仍是有意义的。本文通过努力,给出一个在形式上比较清楚的随机方法的证明。在五十年代,六十年代,Atiyah,Singer,Bott,Hirzebruch等著名数学家建立了指标定理,这是一个在几何与分析中有趣的定理。后来,进一步的局部指标定理被一些作者(Atiyah,Patodi,Bott,Gilkey等)发现。局部指标定理的证明是复杂的,因为这需要来自分析,几何,代数的知识。关于指标定理的经典方法证明,可以参考这些文献Atiyah-Bott-Patodi[2],Getlzer[16],[17],Berline-Getzler-Vergne[11],Yu[47],[48],Roe[37],Gilkey[14],Ponge[37]等等。1984年,在Bismut[8]中,Bismut用随机方法证明了指标定理。这个方法有着重要意义,提供了许多有用的思想和方法。在此之后,又有一些使用随机方法的证明被给出。在[43]中,Watanabe用广义Wiener泛函证明了Gauss-Bonnet-Chern定理,符号指标定理,后来又有其他学者用这种方法证明了Riemann-Roch定理。在这一章中,我们用这一方法证明了Atiyah-Singer指标定理。
现在,指标定理有多种推广与发展,例如不动点公式,等变指标定理,带边流形的指标定理,非交换几何等,同时它在许多领域也有应用,例如,在几何大师,著名数学家丘成桐,刘克峰等关于模空间,椭圆亏格的重要工作中,就用到指标定理。
在第四章中,我们给出了加权Dirac算子的定义,并研究了这个算子的一些初步性质,指标公式,特征值估计等。
由于笔者在几何与随机分析等领域的基础是很薄弱的,所以论文中肯定还存在这样那样的错误,真诚欢迎聪明的读者朋友们给予指正。