Μετάβαση στο περιεχόμενο

Θεωρία ανώτερων κατηγοριών

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια

Στα μαθηματικά, η θεωρία ανώτερων κατηγοριών[1] είναι το τμήμα της θεωρίας κατηγοριών ανώτερης τάξης, το οποίο σημαίνει ότι ορισμένες ισότητες αντικαθίστανται από ρητά βέλη προκειμένου να είναι δυνατή η ρητή μελέτη της δομής πίσω από αυτές τις ισότητες. Η θεωρία ανώτερων κατηγοριών εφαρμόζεται συχνά στην αλγεβρική τοπολογία (ιδίως στη θεωρία ομοτοπίας[2][3]), όπου μελετώνται αλγεβρικές αναλλοίωτες των χώρων, όπως το θεμελιώδες ασθενές ∞-ομαδοειδές.

Στη θεωρία ανώτερων κατηγοριών, η έννοια των ανώτερων κατηγορικών δομών, όπως οι (∞-κατηγορίες), επιτρέπει μια πιο ανθεκτική αντιμετώπιση της θεωρίας ομοτοπίας, επιτρέποντας την αποτύπωση λεπτότερων ομοτοπικών διακρίσεων, όπως η διαφοροποίηση δύο τοπολογικών χώρων που έχουν την ίδια θεμελιώδη ομάδα αλλά διαφέρουν στις ανώτερες ομάδες ομοτοπίας τους. Αυτή η προσέγγιση είναι ιδιαίτερα πολύτιμη όταν πρόκειται για χώρους με περίπλοκα τοπολογικά χαρακτηριστικά,[4] όπως ο χώρος των Άιλενμπεργκ-ΜακΛέιν[5].

Αυστηρές ανώτερες κατηγορίες

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Μια συνηθισμένη κατηγορία έχει αντικείμενα και μορφισμούς, οι οποίοι ονομάζονται 1-μορφισμοί στο πλαίσιο της θεωρίας ανώτερων κατηγοριών. Μια 2-κατηγορία γενικεύει αυτό το γεγονός περιλαμβάνοντας επίσης μορφισμούς μεταξύ των μορφισμών. Η συνέχιση αυτής της διαδικασίας μέχρι n-μορφισμούς μεταξύ (n 1)-μορφισμών δίνει μια κατηγορία.

Ακριβώς όπως η κατηγορία που είναι γνωστή ως Cat,[6] η οποία είναι η κατηγορία των μικρών κατηγοριών και συναρτητών είναι στην πραγματικότητα μια 2-κατηγορία με φυσικούς μετασχηματισμούς[7] ως 2-μορφισμούς, η κατηγορία n-Cat των (μικρών) n-κατηγοριών είναι στην πραγματικότητα μια (n +1)-κατηγορία.

Μια n-κατηγορία ορίζεται με επαγωγή στο n ως εξής:

  • Μια 0-κατηγορία είναι ένα σύνολο,
  • Μια (n +1)-κατηγορία είναι μια κατηγορία εμπλουτισμένη με την κατηγορία n-Cat[6].

Έτσι, μια 1-κατηγορία είναι απλώς μια (τοπικά μικρή) κατηγορία.

Η μονοειδής δομή του Set (Συνόλου) είναι αυτή που δίνεται από το καρτεσιανό γινόμενο ως τανυστή και ένα μονοσύνολο ως μονάδα. Στην πραγματικότητα, σε κάθε κατηγορία με πεπερασμένα γινόμενα μπορεί να δοθεί μια μονοειδής δομή. Η αναδρομική κατασκευή της n-Cat λειτουργεί ικανοποιητικά διότι αν μια κατηγορία C έχει πεπερασμένα γινόμενα, η κατηγορία των C-εμπλουτισμένων κατηγοριών έχει επίσης πεπερασμένα γινόμενα.

Ενώ αυτή η έννοια είναι πολύ αυστηρή για ορισμένους σκοπούς, όπως για παράδειγμα στη θεωρία ομοτοπίας, όπου οι "αδύναμες" δομές προκύπτουν με τη μορφή ανώτερων κατηγοριών,[8] έχουν επίσης προκύψει αυστηρά κυβικά ομαδοειδή ανώτερης ομοτοπίας που δίνουν μια νέα βάση για την αλγεβρική τοπολογία στα όρια μεταξύ της ομολογίας και της θεωρίας ομοτοπίας[9]- βλ. το άρθρο Nonabelian algebraic topology[10], που αναφέρεται στο βιβλίο παρακάτω.

Οιονεί-κατηγορίες

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τα αδύναμα συμπλέγματα Καν, ή οιονεί κατηγορίες[11], είναι απλοποιημένα σύνολα που ικανοποιούν μια αδύναμη εκδοχή της συνθήκης Καν. Ο Αντρέ Ζογιάλ έδειξε ότι αποτελούν ένα καλό θεμέλιο για τη θεωρία ανώτερων κατηγοριών, κατασκευάζοντας τη δομή μοντέλου Ζογιάλ στην κατηγορία των απλοποιημένων συνόλων, της οποίας τα ινώδη αντικείμενα είναι ακριβώς οιονεί κατηγορίες. Το 2009, η θεωρία συστηματοποιήθηκε περαιτέρω από τον Ιακόμπ Λούρι[12], ο οποίος τις αποκαλεί απλώς κατηγορίες απείρου, αν και ο τελευταίος όρος είναι επίσης ένας γενικός όρος για όλα τα μοντέλα των (άπειρων, k) κατηγοριών για οποιοδήποτε k.

Απλά εμπλουτισμένη κατηγορία

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι εμπλουτισμένες απλές κατηγορίες[13], ή απλές κατηγορίες, είναι εμπλουτισμένες κατηγορίες σε απλά σύνολα. Ωστόσο, όταν τις θεωρούμε ως μοντέλο για τις κατηγορίες (άπειρο, 1), πολλές κατηγορικές έννοιες ( όπως τα όρια) δεν αντιστοιχούν στις αντίστοιχες έννοιες με την έννοια των εμπλουτισμένων κατηγοριών. Το ίδιο ισχύει και για άλλα εμπλουτισμένα μοντέλα, όπως τις τοπολογικά εμπλουτισμένες κατηγορίες.

Κατηγορίες του Σεγκάλ

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Πρόκειται για μοντέλα ανώτερων κατηγοριών που εισήγαγαν οι Χίρσοβιτς και Σίμπσον το 1998[14], εν μέρει εμπνευσμένα από τα αποτελέσματα του Γκράεμ Σεγκάλ το 1974.[15]

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
  1. «Introduction to Higher Category Theory - Universität Hamburg» (PDF).
  2. «Τοπολογία- Ομοτοπία Κεφ. 10 σελίδα 262 - Σπύρου Καπελλίδη mathematica.gr» (PDF).
  3. Longoni, Riccardo; Salvatore, Paolo (2005-03-01). «Configuration spaces are not homotopy invariant». Topology 44 (2): 375–380. doi:10.1016/j.top.2004.11.002. ISSN 0040-9383. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040938304000849.
  4. Lurie, Jacob. Higher Topos Theory (PDF). MIT. σελ. 4.
  5. «Eilenberg-Mac Lane space - nLab».
  6. 1 2 «CAT in nLab». ncatlab.org (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 13 Σεπτεμβρίου 2025.
  7. «natural transformation in nLab». ncatlab.org (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 12 Σεπτεμβρίου 2025.
  8. Baez & Dolan 1998, σελ. 6
  9. «Πανεπιστήμιο Κρήτης — Τμήμα Μαθηματικών -Θεωρία Ομοτυπίας» (PDF).
  10. «Nonabelian Algebraic Topology: groupoids.org.uk» (PDF).
  11. «quasi-category in nLab». ncatlab.org (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 13 Σεπτεμβρίου 2025.
  12. «Jacob Lurie - Scholars | Institute for Advanced Study». www.ias.edu (στα Αγγλικά). 9 Δεκεμβρίου 2019. Ανακτήθηκε στις 13 Σεπτεμβρίου 2025.
  13. «simplicially enriched category in nLab». ncatlab.org (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 13 Σεπτεμβρίου 2025.
  14. Hirschowitz, André; Simpson, Carlos (2001). «Descente pour les n-champs (Descent for n-stacks)». .
  15. Simpson, Carlos (20 Οκτωβρίου 2011). Homotopy Theory of Higher Categories: From Segal Categories to n-Categories and Beyond. Cambridge University Press. ISBN 978-1-139-50219-1.