¿Cuál es una explicación intuitiva de la compactación de Deligne-Mumford?

La intuición básica es la siguiente:

El espacio de módulos no compactos parametriza curvas con un número fijo de puntos marcados. La razón principal por la que no es compacta es porque cuando los puntos marcados se acercan cada vez más, el límite no existe.

Por lo tanto, necesita una forma de especificar qué sucede en el límite de puntos marcados que se unen.

En el espacio de módulos de Deligne-Mumford, lo que sucede cuando dos puntos marcados se juntan es que se forma una “burbuja”: el punto de colisión se reemplaza con un nodo [math] \ mathbb {P} ^ 1 [/ math] (que es una esfera si se trabaja sobre [math] \ mathbb {C} [/ math]) con dos puntos marcados.

Esta es una buena construcción porque el bubbled [math] \ mathbb {P} ^ 1 [/ math] tiene 3 puntos especiales (el nodo y los dos puntos marcados), por lo que no contribuye con ningún automorfismo a la curva. Entonces, si la curva original tenía muchos automorfismos finitos, entonces la curva con la burbuja adicional también tiene muchos automorfismos. Esto es relevante porque una característica importante del espacio de módulos DM es que parametriza curvas con muchos automorfismos finitos; esto hace que el espacio de módulos se comporte mejor por algunas razones técnicas.

Otra razón por la cual la construcción DM es agradable porque permitir estas curvas nodales también le permite pegar curvas algebraicas de una manera que es muy paralela al pegado de superficies reales que aparecen en 2D TQFT. Esta es una de las principales fuentes de las estructuras que aparecen en la cohomología cuántica y la teoría de Gromov-Witten.

La imagen intuitiva que me gusta para esto proviene de la geometría hiperbólica. Hay una métrica hiperbólica única en una superficie posiblemente perforada de la característica negativa de Euler. Por lo tanto, vea el espacio de módulos de superficies con puntos marcados como un espacio de módulos de superficies con pinchazos. Cada punción se ve localmente en la métrica hiperbólica como una cúspide infinitamente larga que se vuelve más y más delgada a medida que se acerca a la punción.

Luego considere lo que le sucede a la métrica hiperbólica cuando dos o más pinchazos se acercan topológicamente. Trabajemos con una esfera perforada para simplificar.

En esta situación, en la métrica hiperbólica, los pinchazos que se acercan cada vez más se separan del resto de la superficie por un cuello cada vez más largo con un círculo cada vez más corto. Heurísticamente, en el límite, el cuello se vuelve infinitamente largo y el círculo delimitador se contrae hasta un punto, de modo que obtienes dos superficies hiperbólicas cúspides pegadas a lo largo de sus cúspides.

Puede imaginar que si diferentes conjuntos de puntos se acercan entre sí a diferentes velocidades relativas, podría obtener múltiples superficies cúspides pegadas a lo largo de las cúspides. Si la superficie es de un género superior, puede hacerlo de una manera que divida el género entre las dos superficies como desee, o de una manera que haga que una curva esencial en la superficie se alargue mucho mientras que su curva emparejada se acorta, entonces que también se pueden pegar a lo largo de las cúspides.

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