論文概説とコメント


Dolgachevによる格子偏極K3曲面のミラー対称性の定式化[Dol]は, "偏極格子の(K3格子内での)直交補格子が双曲格子Uを含む"という条件が課されるため, ミラー対称性の完全な定式化とはなり得ないことが知られていた. 本論文では, 考察対象を一般化K3曲面に拡張することでこの問題を解決し, (一般化)K3曲面のミラー対称性の定式化を完全な形で与えた. 拡張の鍵は(1)一般化Calabi-Yau構造[Hit, Huy]を考えることで変形空間を増やすこと, (2)向井格子に対する格子偏極を考えることの2点である. ミラー対称性において, 双曲格子は標準的な代数サイクルH^0+H^4に対応するが, 一般化K3曲面においてこれらがH^2と混ざり合う事実が重要である. この定式化はAspinwall-Morrisonが提唱した共形場理論的なミラー対称性の数学的実現[AM]としても理解出来る. 双曲格子Uは周期領域のBaily-Borelコンパクト化のカスプに対応することから, 極大退化点(カスプ)に依存しない本定式化は大域的ミラー対称性にもなっている. 応用として, 特異K3曲面(複素剛的K3曲面)のミラー多様体が一般化K3曲面族として与えられることがわかる. 実際, 一般化K3曲面としての代数格子が正値か階数2となる条件からKahler剛性も自然に定義される. また直交補格子が双曲格子の真の定数倍U(k)のみ含む場合もBrauer群の捻りとして理解出来るため, 例外処理する必要がない. 

超弦理論のブラックホールの研究においてFerrara–Kallosh–Strominger[FKS], Moore[Moo]らによって解析されてきたアトラクター機構を厳密に定式化し, 種々の性質を調べた. 数学的には, これは3次元Calabi-Yau多様体の正規化された中心電荷(の絶対値)の極小問題を複素モジュライ空間上で解くことに対応する. 極小値を与えるモジュライ空間の点(アトラクター)に対応するCalabi-Yau多様体はアトラクター多様体と呼ばれ, 複素剛的Calabi-Yau多様体の一般化とも考えられる. さらにミラー対称性を指導原理にして, Kahlerアトラクター機構, およびKahlerアトラクター多様体を定義し, それらの性質を調べた. この過程でFan-Yauとの共同研究で導入したA-模型Weil-Petersson幾何が重要な役割を果たした. 得られた結果を楕円曲線とK3曲面の直積として得られる3次元Calabi-Yau多様体に適用した場合が特に示唆的で, 上の論文の主題の1つであるKahler剛性に繋がっていく.  アトラクター多様体はHodge理論的に特徴付けられるが, モジュライ空間のアトラクター流の解析も興味深い問題として残っている. アトラクター機構はYau先生に教えてもらった話題である. 最初はアトラクター多様体の対称性数論的側面の研究を進めたが, 結果が得られなかった. 

複素モジュライ空間が1次元である3次元Calabi-Yau多様体の族に対して, 加藤-臼井の対数Hodge理論において拡張周期写像を考えることができる. 雑に言えば, Hodge構造の分類空間のコンパクト化境界に冪零軌道を加えることで構成される[KU]. 本論文では特に最大冪単モノドロミー点の像を調べることで, 一般Torelli型定理を適当な条件のもとで示した. この条件は弱いもので, 例えば最大冪単モノドロミー点が1つしかない場合には自明に成立している. さらにミラー対称性を仮定すれば, この条件はミラー多様性の位相不変量で記述できる[ED]. 主結果は臼井先生のP^4内の5次超曲面のミラー多様体に関する仕事[Usu]の一般化である. 

I型退化のみを持つ複数の(局所)楕円曲面のファイバー積のクレパント特異点解消をA型Calabi-Yau多様体と呼ぶ. 3次元の場合には, これはSchoenの3次元Calabi-Yau多様体の局所模型を与えており, 一番簡単な場合はバナナ多様体とも呼ばれている. 本論文では, A型Calabi-Yau多様体無限型トーリック多様体の適当な商多様体として記述されることを示し, 無限型トーリック多様体に対して同変SYZと同変GKZ超幾何系の理論を構築することで, A型Calabi-Yau多様体のミラー対称性を論じた. 商多様体として表示からAbel多様体との関係[Mum]が明らかになり, 開Gromov-Witten不変量の母関数がRiemannテータ関数と関係付けられる. 特別な場合として, バナナ多様体と主偏極Abel曲面のテータ因子が与える2次曲面ファイブレーションがミラー対称的であるというHori–Iqbal–Vafaの結果[HIV]が従う. HarvardのカフェでLauと一緒にトーリックウェブ図の道の数え上げを計算して, 開Gromov-Witten不変量の母関数テータ関数として導出したことは良い思い出である. 私もLauもとても気に入っている仕事だが, 結果と手法が代数幾何, シンプレクティック幾何, トーリック幾何, GKZ超幾何系, 数理物理に跨っているためなかなか理解が得られなく, 多くの雑誌と縁がなかったのが少し残念.  

Calabi-Yau多様体の退化とLagrangianファイブレーションに関する解説論文である. 数学的に新しい結果は, 楕円曲線の場合のDHT予想[DHT]の証明をAbel曲面の場合に一般化したことである. DHT予想の観点から見た, del Pezzo曲面と有理曲面のミラー対称性の解釈や, 幾何学的量子化, Bohr-Sommerfeld Lagrangian多様体, テータ関数など, 当時研究していた(けれども結果が出なかった)ことを纏める良い機会になった.  

上の2つの論文の概説論文である. Edmontonで行われたString Math 2014のサテライト研究集会での講演を基にしている.  K型3次元Calabi-Yau多様体の構成に現れる格子偏極K3曲面は, 直交補格子が双曲格子の真の定数倍U(k)のみ含む場合が多く, ミラー対称性が一筋縄ではいかないことに違和感を感じていた. この問題は一般化Calabi-Yau構造を考察することで後に解決されるのだが, Gross先生に教えてもらったBrauer群, SYZ写像の重切断との関係が非常に面白く, その後何年も考える動機付けとなった. 

3次元Calabi-Yau多様体の3次交差形式とChern類の間に非自明な関係式が多数存在することを示した. Wallの構造定理[Wal]より, 3次元Calabi-Yau多様体の下部6次元微分多様体としての構造に様々な制限がつくことが従う. 主な手法は, 曲面論とベクトル束の正値性理論(Demailly- Peternell-Schneider不等式)[DPS, Laz]である. 特にEuler数が豊富な因子の次数で上下で抑えられることが示した. また3次交差形式が分解する場合に, 2次交差形式の符号の分類も与えた. 3次交差形式は, ミラー対称性において, 湯川結合量子補正が無い場合に対応しており, 物理的にも重要な研究対象である. 実際, 物理のある博士論文で使われており, それが縁でその学生の博士号外部審査員を務めることになった. 対称3次形式の難しさと面白さを体感できた研究だったので, いつか続きをやりたい. 因みにWilson先生の古い論文に書かれていた問題の解答を私が彼に送ったところ, 未発表の別解を持っており, 両者を組み合わせることで非自明な結果が得られることから共同研究が始まった. 良い思い出のある日本の雑誌に投稿したいというWilson先生の希望により, 当時小木曽先生が勤めていた阪大が中心となっている雑誌に投稿した. 

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