1. 引言
顶点代数是过去几十年新发展的一个代数学分支。数学家们受到仿射Kac-Moody代数表示理论、月光模及其物理上的2维共形场论的启发,定义了顶点代数的概念。
从群论的角度来看,魔高斯代数是一种196884维的交换非结合代数,并且在上面有正定不变的双线性型。而魔单群M是由高斯在 [1] 中构造出的作为魔高斯代数的自同构群。魔单群M是由一些2A型对合自同构生成的,并且对于任意两个2A型对合自同构
和
,有
。在 [2] 中知
的共轭类是1A,2A,3A,4A,5A,6A,4B,2B和3C这九种之一。
从顶点算子代数的角度来看,魔单群可以看成是月光顶点算子代数的
的自同构群。在月光顶点算子代数的构造 [3] 中,我们可知魔高斯代数正是
的权为2的子空间,也就是
就是一个魔高斯代数。在 [4] 中我们知道月光顶点算子代数
中有48个相互正交的共形向量,并且在
中每一个共形向量生成一个同构于Virasoro顶点算子代数
,且
是
是的一个子代数。我们称这样的中心载荷为
的共形向量为Ising向量。Miyamoto在 [5] 中对每一个Ising向量e构造了关于e的
-对合自同构记作
。由 [6] 知每一个
都是一个2A型对合自同构,关于Ising向量的两个2A型对合自同构的乘积
正是上面九种之一。对于任意两个Ising向量e和f,它们的内积
与它们对应2A型对合自同构乘积所在的共轭类
的关系如下:
不仅仅是在魔单群中在顶点算子代数中,Sakuma在 [7] 中证明了由两个Ising向量生成的月光型的顶点算子代数正是以上这九种之一,它们对应的内积关系也如上。
C. H. Lam,H. Yamada和H. Yamauchi在文章 [8] 中从延伸的E8 Dynkin图出发,构造出6A型的余集子代数U6A,证明了U6A是由它的权为2的空间U2生成,又证明了U2是由两个Ising向量
和
生成的。因此U6A是由两个Ising生成的6A型的顶点算子代数。他们用软件Risa/Asir算出在U6A中有7个Ising向量。S. Sakuma在 [7] 中证明了由两个Iisng向量e和f所确定的2A型对合自同构的乘积的阶数小于等于6,即
。特别的,对于U6A型,
,
且
。这时e和f所生成的子代数是8维的,且带有一组基:
。此时 [7] 中只给出6个Ising向量:
。
为了研究U6A的自同构群与对合自同构的关系以及其固定点子代数的结构和性质,我们需要求出第七个Ising向量的具体形式,由此确定它所对应的对合自同构与U6A的自同构群的关系。在本文中我们设出第7个Ising向量在组基下的线性表达式,通过子代数中定义的内积、Ising向量的性质、U6A的自同构群以及7个Ising向量之间的关系求出第7个Ising向量的具体形式。
在本篇文章第二部分,我们回顾了我们要用到的一些概念和结果;在第三部分,我们建立起两种Ising向量之间的对应关系,并且求出了选定基的乘积表达式;第四部分我们利用Ising向量之间的内积关系、基之间的乘积关系和第7个Ising向量的特点,列出相应的方程组,最后求解出第7个Ising向量为:
.
2. 相关定义及结论
2.1. 相关定义
定义2.1.1. 顶点算子代数是一个四元组
,这里
是域F上的顶点代数,且
是到它的子空间的直和分解,使得
。元素
是一个特定的向量,称为V的Virasoro向量或共形向量,它对应的顶点算子通常表示为两种不同的形式:
并且它的系数满足下列三个条件:
1)
;
2)
;
3)
。
上述等式中的
是常量,称为顶点算子代数V的中心载荷,且算子
是可对角化的(注:
)。
定义2.1.2. 我们称顶点算子代数
是数域
上OZ-型的顶点算子代数,如果它满足下面的条件:
定义2.1.3. 我们称向量
是中心载荷为
的共形向量,如果它满足
。此时算子
,并满足Virasoro换位关系式:
,其中m和n是整数。如果共形向量e的中心载荷为
,并且它生成Virasoro型顶点算子代数
,那么我们就称e是Ising向量。
定义2.1.4. 我们称顶点代数V的子空间I是顶点代数的理想,如果它满足封闭条件:
。
定义2.1.5. 我们称顶点代数
是单的,如果它没有非平凡的理想。
2.2. 高斯代数
对
,我们定义V2中的元素乘积:
。利用顶点算子代数中的n运算,容易看出定义的乘法满足交换律,不满足结合律(顶点算子代数中的n运算不满足结合律)。此时 [6] V2成为一个交换非结合高斯代数。由 [7] 可知,6A型顶点算子代数是由两个Ising向量生成的,而其中的高斯代数V2是由
张成的。
2.3. 不变双线性型
定义2.3.1. 我们称顶点算子代数V的模M上的双线性型
是不变的,如果它满足下列条件:
其中
。
顶点算子代数V也可以看成它本身的模。在顶点算子代数V上的不变双线性型由文献 [9] 知有下列定理。
定理2.3.2. [9] 顶点算子代数V上的所有不变双线性型所构成的空间同构于下列空间:
特别的,如果顶点算子代数V是一个
上OZ-型的单顶点算子代数,根据上述定理,显然在V上有唯一的正定对称不变双线性型,且满足
。
把上述对称不变双线性型限制在V2上,在 [5] 的第六部分可知对
,有
并且
。
2.4. 关于Ising向量的对合自同构
设
是一个Ising向量,通过定义,e生成Virasoro顶点算子代数
,由 [4] 和 [10] 知Virasoro顶点算子代数
是有理的并且有三个不可约模,分别是
,
,
。因此V作为
的模,有下列分解:
其中的每一部分都是分别同构于
这些模的和。在 [5] 中定义了关于Iisng向量e的
对合自同构,定义方式如下:
当
;
当
。根据
的融合律,
是V的2阶自同构。
引理2.4.1. [5] 对于V中的Ising向量e,V2文有如下分解:
这里的
是
的关于特征值为h的特征子空间。
3. 两种6A型顶点算子代数的构造
3.1. 6A型顶点算子代数的实现
在文章 [8] 中,C. H. Lam,H. Yamada和H. Yamauchi从下列延伸的E8 Dynkin图构造了一些格顶点算子代数
的余集顶点算子代数。其中
是E8型李代数的单根,
是根系的最高根。它们之间有关系:
;若
且
和
是相连接的,有
;其他情况下
。
它们之间还有如下关系:
令
是由上述
生成的秩为8的E8的子格,从上面Dynkin图来看,
就是在延伸的E8 Dynkin图中去掉
这个点后生成的,而
正是上述等式中
的系数6。从图中可以看出:
。为简便,我们把
记作L。
是商群
的生成元。因此E8有分解:
。
令
,则
,我们乘以系数
是为了使其称为一个正定偶格。
此时由文章 [11] 可知格顶点算子代数有分解:
,其中等式后面的每一项都是
的不可约模。
由文章 [8] 的引理2.2可知,可换群
可诱导
上的自同构
,
,对
,
,其中
。而自同构
可通过
来实现,
。此时
,对
,有
。另外,通过正定偶格
上的自然同构
,
,诱导
上的自然的对合自同构
,对
的,
。上述的
的相当于旋转变换,
相当于反射变换,因此由
和
生成
的自同构子群是阶为12的二面体群。
根据文献 [8] 和 [12] 来构造6A型余集子代数:已知
,记
分别为单李代数
的不可约根系,此时有6个相互正交的共形向量:
,
,其中
,
。这里的
是对应于根系
的Coxeter数。
中的共形向量
也是
中的共形向量。 [8] 中定义的6A型余集子代数
。这是一个6A型顶点算子代数,其共形向量为
。在 [8] 中可知在u中有中心载荷为
的两个Ising向量,分别为
和
,其中
,
。由 [8] 中的定理3.21和定理3.22可知余集子代数可知u是由它的权为2的子空间u2生成的,而u2是由
和
生成的维数为8的高斯代数,因此u是由
和
生成的余集子代数。由 [8] 中的引理A.9知u也就是6A型顶点算子代数。
由 [8] 中引理A.9可知u2中的7个Ising向量分别是:
。并且它们之间的内积关系如下:
。还有
3.2. 6A型顶点算子代数的抽象描述
在 [7] 中,Sakuma证明了对于两个Iisng向量e和f的
对合自同构乘积的阶数小于等于6,也就是
。而当
时,
,由 [7] 中的定理4.4.可知
,
。此时e和f生成的顶点算子代数就是6A型顶点算子代数,记作V。它的权为2的子空间V2是一个8维的向量空间,且V2是由
生成的。其中的由 [7] 中的命题3.3.可知,
是线性相关的,且有如下具体关系:
.
因此我们可以选取V2的一组基:
。其中的
是V2中的Ising向量,由上述的内积关系以及不变双线性型的保持对合自同构的性质,我们计算出这些Ising向量之间的内积关系如下:
3.3. 两种Ising向量形式的对应
在这一部分,我们确定了3.2.中的6个Ising向量分别对应3.1.中的哪6个Ising向量,并给出它们之间的具体对应关系。通过3.1.中和3.2.中的Ising向量的内积关系式不难看出它们之间只能有如下的对应关系:
。因此对于最后的第7个Ising向量
在3.2.中没有找到具体的对应。在第四部分我们通过内积关系
,
,还有共形向量的性质
,借助V2的基之间的乘积关系来求
对应的那个Ising向量在V2的基下的具体表达式。
4. 求解第七个Ising向量的具体形式
4.1. 基之间内积关系式
由上面3.2.部分可知,V2是一个8维的向量空间,并且V2是由下面这8个向量
生成的。其中前6个是Ising向量,它们之间的内积关系式在上面3.2.中已经给出,我们通过内积的性质以及保对合自同构的特点,由 [13] 计算出基之间的内积关系和相应的内积结果:
4.2. 基向量之间的乘积关系式
我们利用文献 [7] [13] 中的一些结果,利用e和f的地位的对等性,来计算V2中的8个基向量之间的乘积在这组基下的具体表达式:
因为V2中的e和f的地位是相同的,因此V2中的其他的基向量之间的乘积都可以由上述它们的乘积推导出来(交换e和f或者在等式两边同时作用对合自同构)。
4.3. 求解Ising向量的具体表达式
对于
对应的那个第7个Ising向量不妨记作
,首先它在V2中,假设它在V2中我们选定基下的表达式为
。根据3.3.中两种Ising向量之间的对应及其内积关系有:
,
,还有下面关系式
.
在
的表达式中有8个未知量,上述正好有8个方程,将
的表达式带入到上述8个等式中,再利用4.1.中内积关系式和4.2.中乘积关系式,利用Matlab可以求解出方程组。最后我们求出最后结果为:
。因此我们得到了第7个Ising向量在我们选定的基下的表达式:
。