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/ NetNews Usenet Archive 1993 #3 / NN_1993_3.iso / spool / sci / math / 18785 < prev    next >
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Text File  |  1993-01-27  |  3.6 KB  |  74 lines

  1. Newsgroups: sci.math
  2. Path: sparky!uunet!enterpoop.mit.edu!galois!riesz!jbaez
  3. From: jbaez@riesz.mit.edu (John C. Baez)
  4. Subject: Re: Smooth manifolds and function extensions
  5. Message-ID: <1993Jan27.022648.23237@galois.mit.edu>
  6. Sender: news@galois.mit.edu
  7. Nntp-Posting-Host: riesz
  8. Organization: MIT Department of Mathematics, Cambridge, MA
  9. Date: Wed, 27 Jan 93 02:26:48 GMT
  10. Lines: 62
  11.  
  12. In article yeomans@austin.onu.edu (Charles Yeomans) writes:
  13. >In article <2828@eagle.ukc.ac.uk>, mrw@ukc.ac.uk (M.R.Watkins) writes:
  14. >> 
  15. >> Given a manifold M with a smooth (C-infinity) structure, it is possible to
  16. >> define E(M), the linear space of all smooth functions on M.  Now is it
  17. >> possible to reconstruct the smooth structure (that is the atlas on M) from
  18. >> the knowledge of E(M) alone?
  19.  
  20. >I believe the answer is no, in general.  Consider , in C^2, the two sets
  21. >X = unit ball z^2 + w^2 < 1 and Y = X - (0,0).  Let H(X), H(Y) be the
  22. >spaces of holomorphic functions on X, Y.  Hartogs' theorem implies that
  23. >any function holomorphic on Y extends (uniquely) to a holomorphic
  24. >function on X.  Thus H(X) is isomorphic to H(Y).  But X is very diferent
  25. >from Y. 
  26.  
  27. >But for a manifold with a C-infinity structure, what you ask might be
  28. >possible. However, I think you need more structure on X, say that of a ring or
  29. >algebra.
  30.  
  31. The holomorphic case is utterly different from the C-infinity case,
  32. because no theorem like Hartog's theorem holds in the C-infinity case.
  33. One can formalize this by saying that smooth functions form a fine sheaf
  34. and holomorphic functions don't.
  35.  
  36. You definitely need to know more than the structure of the smooth
  37. functions as a *vector* space to reconstruct the manifold!!!  All vector
  38. spaces of the same dimension are isomorphic!  A topological vector space
  39. would be better, but really you want to be able to use the algebra
  40. structure.  Using the tricks Yeomans outlines -- which are formalized in
  41. the Gelfand-Naimark theorem -- one should be able to see that you can
  42. reconstruct M up to homeomorphism from its ring of smooth functions.
  43. (Sketch: give this ring E(M) a norm by taking the sup of |rho(f)| over
  44. all homomorphisms f: E(M) -> C (throw out those elements for which this
  45. is infinite.  Give it a *-algebra structure by pointwise complex
  46. conjugation - which can be defined purely algebraically using the 1-1
  47. correspondence between points and the above homomorphisms (or
  48. equivalently, maximal ideals.  Complete it to form a C*-algebra B(M);
  49. stting inside this is the C*-algebra of cont fns on M that vanish at 
  50. infinity.  Figure out how to characterize this subalgebra purely
  51. algebraically if you can.  Then hit it with the Gelfand-Naimark theorem
  52. and you would be done.)  Then one has to show one can actually
  53. reconstruct M up to diffeomorphism.  Since tangent spaces, etc. can all
  54. be defined purely algebraically in terms of E(M), I think this should be
  55. doable too.  
  56.  
  57. Note I'm using complex smooth functions, while Yeomans uses real ones.
  58. Watkins didn't say which he meant, but it's easy to get the complex ones
  59. from the real ones by tensoring with C, or to pick out the real ones
  60. from the complex ones as those fixed by complex conjugation, which as I
  61. note above can be defined purely algebraically.
  62.  
  63. >With this, you ought to be able to do the following:  Suppose E(M) has the 
  64. >structure of a commutative R-algebra.  Let I be a maximal ideal in E(M). What
  65. >you'd like is for I to have the form {f in E(M) | f(p) = 0}, for some p
  66. >in M. This would be the hard part.  Given such a fact, you could reconstruct
  67. >M using the set of all maximal ideals.
  68. >
  69. >I seem to recall that there are such theorems in Banach algebra.
  70. >
  71. >Charles Yeomans 
  72.  
  73.  
  74.