塞爾伯格跡公式

塞爾伯格跡公式是數學中非交換調和分析的重要定理之一。此公式表達了齊性空間 G/ Γ 的函式空間上某類運算元的跡數，其中G是李群而Γ是其離散子群。又數學家塞爾伯格於1956年發現的。塞爾伯格跡公式聯繫了負常數曲率緊曲面上的拉普拉斯運算元的譜，以及該曲面上的周期測地線長度。對於環面，塞爾伯格跡公式化為泊松求和公式。

基本介紹

• 中文名：塞爾伯格跡公式
• 時間：1956年
• 發明：李群
• 公式：泊松求和公式

研究歷史

塞爾伯格在1956年處理了緊黎曼曲面上的拉普拉斯運算元的情形。藉由拉普拉斯運算元及其冪次，塞爾伯格定義了塞爾伯格ζ函式。此時的公式相似於解析數論關注的“明確公式”：黎曼曲面上的測地線在公式中扮演素數在明確公式里的角色。

公式內容

設為緊緻、負常曲率曲面，這類曲面可以表為上半平面 對 的某離散子群 的商。

考慮上的拉普拉斯運算元

由於為緊曲面，該運算元有離散譜；換言之，下式定義的特徵值 至多可數

事實上，更可將其由小至大排列：

對應的特徵函式 ，並滿足以下周期條件：

行變元代換

於是特徵值可依 排列。

相關推理

塞爾伯格跡公式寫作和式中的 {T} 取遍所有雙曲共軛類。所取函式h須滿足下述性質：在帶狀區域 上為解析函式，在此 δ > 0 為某常數。 偶性：h( −r) =h(r)。 滿足估計：，在此M> 0 為某常數。 函式g是h的傅立葉變換：

後續發展

為了計算赫克運算元作用於尖點形式上的跡，出現了 亞瑟-塞爾伯格跡公式。志村五郎後來採取的方法省去了跡公式中的分析技巧。拋物上同調也為非緊黎曼曲面與模曲線的尖點問題提供了純粹的代數框架。最後， 為緊的情形可藉阿蒂亞-辛格指標定理處理，然而，一旦取 Γ 為算術子群，便不免要處理非緊的情形。在1960年代，塞爾伯格跡公式由蘇聯的蓋爾芳特學派、普林斯頓大學的हरीश चन्द्र、羅伯特·郎蘭茲與日本的窪田富男接手推動。非緊情形的連續譜是郎蘭茲發展艾森斯坦級數理論的動機之一。拉普拉斯運算元與赫克運算元的跡公式表明了賦值向量環之妙用。

亞瑟-塞爾伯格跡公式適用於一般的半單群（或約化群）。此公式的一側稱為譜側，與群的表示相關；另一側稱為幾何側，與函式之軌道積分相關。群表示通常帶有重要的數論信息，而軌道積分則較容易操作。亞瑟-塞爾伯格跡公式是證明郎蘭茲函子性猜想的重要進路之一。