구 위의 아핀 접속은 접평면을 한 점의 표면에서 다른 점의 표면으로 밀어 옮기는 과정으로 이해할 수 있다. 미분기하학 에서 코쥘 접속 (Koszul接續, 영어 : Koszul connection )은 벡터 다발 의 각 올들을 이어붙여, 벡터장의 미분을 정의할 수 있게 하는 구조이다.
매끄러운 다양체 M {\displaystyle M} 위의 매끄러운 벡터 다발 π : E ↠ M {\displaystyle \pi \colon E\twoheadrightarrow M} 이 주어졌다고 하자. E {\displaystyle E} 의 매끄러운 단면 들의 실수 벡터 공간 을 Γ ∞ ( E ) {\displaystyle \Gamma ^{\infty }(E)} 라고 하자.
E {\displaystyle E} 위의 코쥘 접속 은 다양하게 정의될 수 있다.
M {\displaystyle M} 위의 아핀 접속 (affine接續, 영어 : affine connection )은 그 접다발 T M {\displaystyle \mathrm {T} M} 위의 코쥘 접속이다. 아핀 접속을 갖춘 매끄러운 다양체 를 아핀 다양체 (affine多樣體, 영어 : affine manifold )라고 한다.
E {\displaystyle E} 위의 (코쥘) 접속 또는 공변 미분 (共變微分, 영어 : covariant derivative )
∇ : Γ ∞ ( E ) → Γ ∞ ( T ∗ M ⊗ R E ) {\displaystyle \nabla \colon \Gamma ^{\infty }(E)\to \Gamma ^{\infty }(\mathrm {T} ^{*}M\otimes _{\mathbb {R} }E)} 은 다음과 같은 곱 규칙 을 만족시키는 실수 선형 변환 이다.[ 1] :101, Definition 4.1.1
∇ ( f s ) = f ∇ s + d f ⊗ s ∀ f ∈ C ∞ ( M , R ) , s ∈ Γ ∞ ( E ) {\displaystyle \nabla (fs)=f\nabla s+\mathrm {d} f\otimes s\qquad \forall f\in {\mathcal {C}}^{\infty }(M,\mathbb {R} ),\;s\in \Gamma ^{\infty }(E)} 여기서 T ∗ M {\displaystyle T^{*}M} 은 M {\displaystyle M} 의 공변접다발 이며, d f ∈ Γ ∞ ( T ∗ M ) = Ω 1 ( M ) {\displaystyle \mathrm {d} f\in \Gamma ^{\infty }(\mathrm {T} ^{*}M)=\Omega ^{1}(M)} 은 f {\displaystyle f} 의 외미분 으로 얻은 1차 미분 형식 이다. 이는 E → T ∗ M ⊗ E {\displaystyle E\to \mathrm {T} ^{*}M\otimes E} 1차 미분 연산자 를 이룬다.
임의의 벡터장 X ∈ Γ ∞ ( T M ) {\displaystyle X\in \Gamma ^{\infty }(\mathrm {T} M)} 에 대하여,
∇ X : Γ ∞ ( E ) → Γ ∞ ( E ) {\displaystyle \nabla _{X}\colon \Gamma ^{\infty }(E)\to \Gamma ^{\infty }(E)} ∇ X : s ↦ ⟨ X , ∇ s ⟩ {\displaystyle \nabla _{X}\colon s\mapsto \langle X,\nabla s\rangle } 를 정의할 수 있다. 이를 E {\displaystyle E} 의 단면의 X {\displaystyle X} 방향의 공변 미분 이라고 한다.[ 1] :101–101, (4.1.2)
∇ {\displaystyle \nabla } 는 1차 미분 연산자 이므로, 국소 좌표계에서 다음과 같은 꼴로 전개할 수 있다.
( ∇ X s ) a = X i ( ∂ i s a + Γ i b a s b ) {\displaystyle (\nabla _{X}s)^{a}=X^{i}\left(\partial _{i}s^{a}+\Gamma _{ib}^{a}s^{b}\right)} 여기서 i , j , … {\displaystyle i,j,\dotsc } 는 접다발 의 첨자이며 a , b , … {\displaystyle a,b,\dotsc } 는 E {\displaystyle E} 의 첨자이다. 코쥘 접속을 정의하는 성분 Γ i b a {\displaystyle \Gamma _{ib}^{a}} 을 크리스토펠 기호 라고 한다.
벡터 다발 E {\displaystyle E} 의 수직 벡터 다발 은 V E = E × M E {\displaystyle \mathrm {V} E=E\times _{M}E} 이다. 이제, 실수 λ ∈ R {\displaystyle \lambda \in \mathbb {R} } 에 대한 곱셈
( ⋅ λ ) : E → E {\displaystyle (\cdot \lambda )\colon E\to E} 의 미분
T ( ⋅ λ ) : T E → T E {\displaystyle \mathrm {T} (\cdot \lambda )\colon \mathrm {T} E\to \mathrm {T} E} 을 생각하자. 또한, 합
( + ) : E × E → E {\displaystyle (+)\colon E\times E\to E} 의 미분
T ( + ) : T E × T E → T E {\displaystyle \mathrm {T} (+)\colon \mathrm {T} E\times \mathrm {T} E\to \mathrm {T} E} 를 생각하자.
E {\displaystyle E} 위의 에레스만 접속 H ⊆ T E {\displaystyle H\subseteq \mathrm {T} E} 가 다음 조건을 만족시킨다면, 코쥘 접속 이라고 한다.
H λ e = ( T ( ⋅ λ ) ) ( H e ) {\displaystyle H_{\lambda e}=\left(\mathrm {T} (\cdot \lambda )\right)(H_{e})} ( T ( + ) ) ( H × M H ) = H {\displaystyle \left(\mathrm {T} (+)\right)(H\times _{M}H)=H} 여기서 H × M H ⊆ E × M E {\displaystyle H\times _{M}H\subseteq E\times _{M}E} 이다.
에레스만 접속 을 통한 정의와 단면 위의 작용을 통한 정의 사이의 관계는 다음과 같다. 우선,
proj V E : T E → V E = π ∗ E {\displaystyle \operatorname {proj} _{\mathrm {V} E}\colon \mathrm {T} E\to \mathrm {V} E=\pi ^{*}E} 가 H {\displaystyle H} 를 사용한, 수직 벡터 다발 V E {\displaystyle \mathrm {V} E} 위로의 사영이라고 하자 (즉, H = ker proj V E {\displaystyle H=\ker \operatorname {proj} _{\mathrm {V} E}} ). 임의의 단면 s ∈ Γ ∞ ( E ) {\displaystyle s\in \Gamma ^{\infty }(E)} 에 대하여, 미분
T s : T M → T E {\displaystyle \mathrm {T} s\colon \mathrm {T} M\to \mathrm {T} E} 를 생각하자. 그렇다면, 다음을 정의하자.
∇ : T M → s ∗ V E = E {\displaystyle \nabla \colon \mathrm {T} M\to s^{*}\mathrm {V} E=E} ∇ s = proj H ∘ T s {\displaystyle \nabla s=\operatorname {proj} _{H}\circ \mathrm {T} s} 그렇다면, 이는 적절한 곱 규칙 을 만족시켜, 후자의 정의에 해당한다.
매끄러운 다양체 M {\displaystyle M} 위의 매끄러운 벡터 다발 E {\displaystyle E} 위의 코쥘 접속
d ∇ : Ω ∙ ( M ; E ) → Ω ∙ + 1 ( M ; E ) {\displaystyle \mathrm {d} ^{\nabla }\colon \Omega ^{\bullet }(M;E)\to \Omega ^{\bullet +1}(M;E)} 은 다음과 같은 곱 규칙 을 만족시키는 실수 선형 변환 이다.
d ∇ ( α ∧ ω ) = d α ∧ ω + ( − ) p α ∧ d ∇ ω ∀ α ∈ Ω p ( M ) , ω ∈ Ω ( M ; E ) {\displaystyle \mathrm {d} ^{\nabla }(\alpha \wedge \omega )=\mathrm {d} \alpha \wedge \omega +(-)^{p}\alpha \wedge \mathrm {d} ^{\nabla }\omega \qquad \forall \alpha \in \Omega ^{p}(M),\;\omega \in \Omega (M;E)} (여기서 Ω ( M ; E ) {\displaystyle \Omega (M;E)} 는 E {\displaystyle E} 값 미분 형식 의 공간이다.) 이러한 연산자를 공변 외미분 (共變外微分, 영어 : covariant exterior derivative )이라고 한다.
단면 위의 작용을 통한 정의와 미분 형식 위의 작용을 통한 정의 사이의 관계는 다음과 같다. 임의의 공변 외미분 d ∇ : Ω ∙ ( M ; E ) → Ω ∙ + 1 ( M ; E ) {\displaystyle \mathrm {d} ^{\nabla }\colon \Omega ^{\bullet }(M;E)\to \Omega ^{\bullet +1}(M;E)} 가 주어졌을 때,
Ω 0 ( M ; E ) = Γ ∞ ( E ) {\displaystyle \Omega ^{0}(M;E)=\Gamma ^{\infty }(E)} 이므로,
d ∇ | Γ ∞ ( E ) : Γ ∞ ( M ; E ) → Ω 1 ( M ; E ) = Γ ∞ ( T ∗ M ⊗ R E ) {\displaystyle \mathrm {d} ^{\nabla }|_{\Gamma ^{\infty }(E)}\colon \Gamma ^{\infty }(M;E)\to \Omega ^{1}(M;E)=\Gamma ^{\infty }(\mathrm {T} ^{*}M\otimes _{\mathbb {R} }E)} 는 단면 위에 적절한 곱 규칙 을 만족시킨다. 반대로, 단면 위의 작용소 ∇ : Γ ∞ ( E ) → Γ ∞ ( T ∗ M ⊗ R E ) {\displaystyle \nabla \colon \Gamma ^{\infty }(E)\to \Gamma ^{\infty }(\mathrm {T} ^{*}M\otimes _{\mathbb {R} }E)} 가 주어졌을 때, 미분 형식에 대한 곱 규칙을 만족시키게 유일하게 확장할 수 있다.
일반적 외미분 과 달리, 공변 외미분은 일반적으로 d ∇ ∘ d ∇ = 0 {\displaystyle \mathrm {d} ^{\nabla }\circ \mathrm {d} ^{\nabla }=0} 을 만족시키지 못한다.
코쥘 초접속: 단면 위의 작용을 통한 정의[ 편집 ] 코쥘 접속의 개념을 Z / 2 {\displaystyle \mathbb {Z} /2} -등급 벡터 공간 (초벡터 공간)에 대하여 일반화하여, 코쥘 초접속 (Koszul初接續, 영어 : Koszul superconnection )의 개념을 정의할 수 있다.[ 2] :44, §1.4
구체적으로, 다음 데이터가 주어졌다고 하자.
매끄러운 다양체 M {\displaystyle M} 두 매끄러운 벡터 다발 E ± ↠ M {\displaystyle E^{\pm }\twoheadrightarrow M} . E = E + ⊕ E − {\displaystyle E=E^{+}\oplus E^{-}} 라고 표기하자. 그렇다면, E {\displaystyle E} 위의 코쥘 초접속 은 다음 조건을 만족시키는 선형 변환
∇ ± : Γ ∞ ( E ± ) → ⨁ n = 0 ∞ Ω 2 n ( M ; E ∓ ) ⊕ ⨁ n = 0 ∞ Ω 2 n + 1 ( M ; E ± ) {\displaystyle \nabla ^{\pm }\colon \Gamma ^{\infty }(E^{\pm })\to \bigoplus _{n=0}^{\infty }\Omega ^{2n}(M;E^{\mp })\oplus \bigoplus _{n=0}^{\infty }\Omega ^{2n+1}(M;E^{\pm })} 이다.
∇ ± ( f s ) = f ∇ s + ( d f ) ⊗ s ∀ f ∈ C ∞ ( M ; R ) , s ∈ Γ ∞ ( E ± ) {\displaystyle \nabla ^{\pm }(fs)=f\nabla s+(\mathrm {d} f)\otimes s\qquad \forall f\in {\mathcal {C}}^{\infty }(M;\mathbb {R} ),\;s\in \Gamma ^{\infty }(E^{\pm })} 코쥘 초접속: 미분 형식 위의 작용을 통한 정의[ 편집 ] 공변 외미분을 통한 정의 역시 코쥘 초접속에 대하여 적용할 수 있다.
구체적으로, 다음 데이터가 주어졌다고 하자.
매끄러운 다양체 M {\displaystyle M} 두 매끄러운 벡터 다발 E ± ↠ M {\displaystyle E^{\pm }\twoheadrightarrow M} . E = E + ⊕ E − {\displaystyle E=E^{+}\oplus E^{-}} 라고 표기하자. 그렇다면, 다음을 정의할 수 있다. E ± {\displaystyle E^{\pm }} 값 미분 형식 들의 공간 Ω ∙ ( M ; E ± ) {\displaystyle \Omega ^{\bullet }(M;E^{\pm })} 으로부터,
Ω ± , k ( M ; E ) = { Ω k ( M ; E ± ) k ∣ 2 Ω k ( M ; E ∓ ) k ∤ 2 {\displaystyle \Omega ^{\pm ,k}(M;E)={\begin{cases}\Omega ^{k}(M;E^{\pm })&k\mid 2\\\Omega ^{k}(M;E^{\mp })&k\nmid 2\end{cases}}} Ω ± ( M ; E ) = ⨁ k ∈ N Ω ± , k ( M ; E ) {\displaystyle \Omega ^{\pm }(M;E)=\bigoplus _{k\in \mathbb {N} }\Omega ^{\pm ,k}(M;E)} 즉, 아래 표에서, 흰색 바탕은 Ω + ( M ; E ) {\displaystyle \Omega ^{+}(M;E)} 에, 회색 바탕은 Ω − ( M ; E ) {\displaystyle \Omega ^{-}(M;E)} 에 속한다.
Ω 0 ( M ; E + ) = Γ ∞ ( E + ) {\displaystyle \Omega ^{0}(M;E^{+})=\Gamma ^{\infty }(E^{+})} Ω 1 ( M ; E + ) {\displaystyle \Omega ^{1}(M;E^{+})} Ω 2 ( M ; E + ) {\displaystyle \Omega ^{2}(M;E^{+})} Ω 3 ( M ; E + ) {\displaystyle \Omega ^{3}(M;E^{+})} Ω 4 ( M ; E + ) {\displaystyle \Omega ^{4}(M;E^{+})} Ω 0 ( M ; E − ) = Γ ∞ ( E − ) {\displaystyle \Omega ^{0}(M;E^{-})=\Gamma ^{\infty }(E^{-})} Ω 1 ( M ; E − ) {\displaystyle \Omega ^{1}(M;E^{-})} Ω 2 ( M ; E − ) {\displaystyle \Omega ^{2}(M;E^{-})} Ω 3 ( M ; E − ) {\displaystyle \Omega ^{3}(M;E^{-})} Ω 4 ( M ; E − ) {\displaystyle \Omega ^{4}(M;E^{-})}
그렇다면, E ± {\displaystyle E^{\pm }} 위의 코쥘 초접속
d ∇ : Ω ± ( M ; E ) → Ω ∓ ( M ; E ) {\displaystyle \mathrm {d} ^{\nabla }\colon \Omega ^{\pm }(M;E)\to \Omega ^{\mp }(M;E)} 은 다음과 같은 곱 규칙 을 만족시키는 실수 선형 변환 이다.[ 2] :44, Definition 1.37
d ∇ ( α ∧ ω ) = ( d α ) ∧ ω + ( − ) p α ∧ d ∇ θ ∀ α ∈ Ω p ( M ) , ω ∈ Ω ( M ; E ) {\displaystyle \mathrm {d} ^{\nabla }(\alpha \wedge \omega )=(\mathrm {d} \alpha )\wedge \omega +(-)^{p}\alpha \wedge \mathrm {d} ^{\nabla }\theta \qquad \forall \alpha \in \Omega ^{p}(M),\;\omega \in \Omega (M;E)} 매우 구체적으로, 매끄러운 다양체 M {\displaystyle M} 위의 두 매끄러운 벡터 다발 E ± ↠ M {\displaystyle E^{\pm }\twoheadrightarrow M} 위의 코쥘 초접속 은 다음과 같은 데이터로 주어진다.[ 2] :45, Proposition 1.39
E ± {\displaystyle E^{\pm }} 위의 코쥘 접속 ∇ E ± {\displaystyle \nabla _{E^{\pm }}} . 이는 코쥘 초접속의 1등급 성분이다. 음이 아닌 짝수 i ∈ 2 N = { 0 , 2 , 4 , … } {\displaystyle i\in 2\mathbb {N} =\{0,2,4,\dotsc \}} 에 대하여, 벡터 값 미분 형식 T i ∈ Ω i ( M ; E + ⊗ ( E − ) ∗ ⊕ E − ⊗ ( E + ) ∗ ) {\displaystyle T^{i}\in \Omega ^{i}(M;E^{+}\otimes (E^{-})^{*}\oplus E^{-}\otimes (E^{+})^{*})} 3 이상의 홀수 i ∈ { 3 , 5 , 7 , … } {\displaystyle i\in \{3,5,7,\dotsc \}} 에 대하여, 벡터 값 미분 형식 T i ∈ Ω i ( M ; E + ⊗ ( E + ) ∗ ⊕ E − ⊗ ( E − ) ∗ ) {\displaystyle T^{i}\in \Omega ^{i}(M;E^{+}\otimes (E^{+})^{*}\oplus E^{-}\otimes (E^{-})^{*})} 이 데이터는 Γ ∞ ( M ; E ± ) {\displaystyle \Gamma ^{\infty }(M;E^{\pm })} 위에 다음과 같이 작용한다.
d ∇ ( α ⊗ s ± ) = ∇ E ± s ± ∧ α + ∑ i ∈ N ∖ { 1 } T i ( s ) ∀ s ± ∈ Γ ∞ ( E ± ) {\displaystyle \mathrm {d} ^{\nabla }(\alpha \otimes s^{\pm })=\nabla _{E^{\pm }}s^{\pm }\wedge \alpha +\sum _{i\in \mathbb {N} \setminus \{1\}}T^{i}(s)\qquad \forall s^{\pm }\in \Gamma ^{\infty }(E^{\pm })} 이 데이터는 Ω ( M ; E ) {\displaystyle \Omega (M;E)} 위에 다음과 같이 작용한다.
d ∇ ( α ⊗ s ± ) = ∇ E ± s ± ∧ α + ∑ i ∈ N ∖ { 1 } T i ( s ) ∧ α ∀ s ± ∈ Γ ∞ ( E ± ) , α ∈ Ω p ( M ) {\displaystyle \mathrm {d} ^{\nabla }(\alpha \otimes s^{\pm })=\nabla _{E^{\pm }}s^{\pm }\wedge \alpha +\sum _{i\in \mathbb {N} \setminus \{1\}}T^{i}(s)\wedge \alpha \qquad \forall s^{\pm }\in \Gamma ^{\infty }(E^{\pm }),\;\alpha \in \Omega ^{p}(M)} 이러한 성분들은 초접속의 "크리스토펠 기호"에 해당한다.
다음과 같은 데이터가 주어졌다고 하자.
두 매끄러운 다양체 M {\displaystyle M} , N {\displaystyle N} 그 사이의 매끄러운 함수 f : M → N {\displaystyle f\colon M\to N} N {\displaystyle N} 위의 매끄러운 벡터 다발 E ↠ N {\displaystyle E\twoheadrightarrow N} E {\displaystyle E} 위의 코쥘 접속 ∇ {\displaystyle \nabla } 그렇다면, f {\displaystyle f} 를 통해 M {\displaystyle M} 위의 당김 다발 f ∗ E {\displaystyle f^{*}E} 를 정의할 수 있다. 이 위에 당김 접속
f ∗ ∇ : Γ ∞ ( f ∗ E ) → Γ ∞ ( T ∗ M ⊗ f ∗ E ) {\displaystyle f^{*}\nabla \colon \Gamma ^{\infty }(f^{*}E)\to \Gamma ^{\infty }(T^{*}M\otimes f^{*}E)} 은 다음 조건을 만족시키는 유일한 코쥘 접속이다.
f ∗ ∇ X : f ∗ s ↦ f ∗ ( ∇ f ∗ X s ) ∀ s ∈ Γ ∞ ( E ) , X ∈ Γ ∞ ( T M ) {\displaystyle f^{*}\nabla _{X}\colon f^{*}s\mapsto f^{*}(\nabla _{f_{*}X}s)\qquad \forall s\in \Gamma ^{\infty }(E),\;X\in \Gamma ^{\infty }(TM)} 여기서 f ∗ X = d f ( X ) ∈ Γ ∞ ( T N ) {\displaystyle f_{*}X=df(X)\in \Gamma ^{\infty }(\mathrm {T} N)} 는 X ∈ Γ ∞ ( T M ) {\displaystyle X\in \Gamma ^{\infty }(\mathrm {T} M)} 의 N {\displaystyle N} 으로의 밂(영어 : pushforward )이다.
마찬가지로, 만약 N {\displaystyle N} 위에 두 매끄러운 벡터 다발 E ± ↠ N {\displaystyle E^{\pm }\twoheadrightarrow N} 이 주어졌을 때, E ± {\displaystyle E^{\pm }} 위의 코쥘 초접속을 당김 다발 f ∗ E ± {\displaystyle f^{*}E^{\pm }} 위로 당길 수 있다.
매끄러운 벡터 다발 E ↠ M {\displaystyle E\twoheadrightarrow M} 위의 코쥘 접속 ∇ {\displaystyle \nabla } 에 대하여, 다음 조건을 만족시키는 텐서장 F ∇ ∈ Ω 2 ( M ; End E ) {\displaystyle F^{\nabla }\in \Omega ^{2}(M;\operatorname {End} E)} 가 유일하게 존재한다.
F ∇ ( X , Y ) : s ↦ ∇ X ∇ Y s − ∇ Y ∇ X s − ∇ [ X , Y ] s ∀ X , Y ∈ Γ ∞ ( T M ) , s ∈ Γ ∞ ( E ) {\displaystyle F^{\nabla }(X,Y)\colon s\mapsto \nabla _{X}\nabla _{Y}s-\nabla _{Y}\nabla _{X}s-\nabla _{[X,Y]}s\qquad \forall X,Y\in \Gamma ^{\infty }(\mathrm {T} M),\;s\in \Gamma ^{\infty }(E)} 이를 ∇ {\displaystyle \nabla } 의 곡률 (曲率, 영어 : curvature )이라고 하며, 이는 End E ≅ E ⊗ E ∗ {\displaystyle \operatorname {End} E\cong E\otimes E^{*}} 값의 2차 미분 형식 이다.[ 1] :108–109, §4.1 여기서 [ X , Y ] {\displaystyle [X,Y]} 는 벡터장의 리 미분 이다. 이는 일반적 올다발 위의 에레스만 접속 의 곡률의 특수한 경우이다.
곡률이 0인 코쥘 접속을 평탄 코쥘 접속 (平坦Koszul接續, 영어 : flat Koszul connection )이라고 한다.
아핀 접속의 곡률은 리만 곡률 이라고 하며, 이는 (3,1)-텐서장 으로 여길 수 있다. 또한, 아핀 접속 ∇ {\displaystyle \nabla } 의 경우, 곡률과 더불어 비틀림 을 정의할 수 있다. 비틀림 T ∇ ∈ Ω 2 ( M ; T M ) {\displaystyle T^{\nabla }\in \Omega ^{2}(M;\mathrm {T} M)} 은 다음과 같다.
T ∇ ( X , Y ) = ∇ X Y − ∇ Y X − [ X , Y ] {\displaystyle T^{\nabla }(X,Y)=\nabla _{X}Y-\nabla _{Y}X-[X,Y]} (여기서 Ω 2 ( M ; T M ) {\displaystyle \Omega ^{2}(M;\mathrm {T} M)} 은 접다발 값 2차 미분 형식 의 공간이다.) 비틀림은 (2,1)-텐서장 으로 여길 수 있다.
마찬가지로, 매끄러운 다양체 M {\displaystyle M} 위의 두 매끄러운 벡터 다발 E ± {\displaystyle E^{\pm }} 위의 코쥘 초접속 ∇ {\displaystyle \nabla } 가 주어졌을 때,
d ∇ ∘ d ∇ : Ω ± ( M ; E ) → Ω ± ( M ; E ) {\displaystyle \mathrm {d} ^{\nabla }\circ \mathrm {d} ^{\nabla }\colon \Omega ^{\pm }(M;E)\to \Omega ^{\pm }(M;E)} 는 항상 다음과 같은 꼴이다.[ 2] :44, Proposition 1.38
d ∇ ∘ d ∇ ∈ Ω ( M ; End ( E ) ) {\displaystyle \mathrm {d} ^{\nabla }\circ \mathrm {d} ^{\nabla }\in \Omega (M;\operatorname {End} (E))} 이를 초접속의 곡률 이라고 한다.[ 2] :44, §1.4 곡률이 0인 코쥘 초접속을 평탄 코쥘 초접속 (平坦Koszul超接續,영어 : flat Koszul superconnection )이라고 한다.
코쥘 접속은 에레스만 접속 의 특수한 경우이므로, 평행 운송 (영어 : parallel transport )을 정의할 수 있다. 구체적으로, 다음과 같은 데이터가 주어졌다고 하자.
매끄러운 벡터 다발 E ↠ M {\displaystyle E\twoheadrightarrow M} E {\displaystyle E} 의 매끄러운 단면 s ∈ Γ ∞ ( E ) {\displaystyle s\in \Gamma ^{\infty }(E)} E {\displaystyle E} 위의 코쥘 접속 ∇ {\displaystyle \nabla } 매끄러운 곡선 γ : [ 0 , 1 ] → M {\displaystyle \gamma \colon [0,1]\to M} 만약
∇ γ ˙ ( t ) σ = 0 ∀ t ∈ [ 0 , 1 ] {\displaystyle \nabla _{{\dot {\gamma }}(t)}\sigma =0\qquad \forall t\in [0,1]} 이 성립한다면, E {\displaystyle E} 를 평행 단면 (平行斷面, 영어 : parallel section )이라고 한다. 이는 단면의 당김 γ ∗ s ∈ Γ ∞ ( γ ∗ E ) {\displaystyle \gamma ^{*}s\in \Gamma ^{\infty }(\gamma ^{*}E)} 의, 당겨진 접속 γ ∗ ∇ {\displaystyle \gamma ^{*}\nabla } 에 대한 공변 미분이 0이라는 것과 동치이다.
이 경우, s ( γ ( 1 ) ) ∈ E γ ( 1 ) {\displaystyle s(\gamma (1))\in E_{\gamma (1)}} 를 s ( γ ( 0 ) ) ∈ E γ ( 0 ) {\displaystyle s(\gamma (0))\in E_{\gamma (0)}} 의, 곡선 γ {\displaystyle \gamma } 를 따른 평행 운송 이라고 한다. 평행 운송은 선형 변환
τ γ : E γ ( 0 ) → E γ ( 1 ) {\displaystyle \tau _{\gamma }\colon E_{\gamma (0)}\to E_{\gamma (1)}} 으로 생각할 수 있으며, 이는 벡터 공간의 동형 을 이룬다. 이와 같이, 코쥘 접속은 E {\displaystyle E} 의 각 올공간들을 (주어진 경로에 따라) "이어붙이는" 것을 알 수 있다.
마찬가지로, 코쥘 초접속 역시 일종의 평행 운송을 정의한다.[ 3]
공변 미분 ∇ s {\displaystyle \nabla s} 의, x ∈ M {\displaystyle x\in M} 에서의 값은 s {\displaystyle s} 의 x {\displaystyle x} 근방 의 값에만 의존한다.[ 1] :102, Remark 2
매끄러운 벡터 다발 E ↠ M {\displaystyle E\twoheadrightarrow M} 위의 두 코쥘 접속 ∇ 1 {\displaystyle \nabla ^{1}} , ∇ 2 {\displaystyle \nabla ^{2}} 이 주어졌다고 하자. 그렇다면,
∇ 1 − ∇ 2 : Γ ∞ ( E ) → Γ ∞ ( T ∗ M ⊗ E ) {\displaystyle \nabla ^{1}-\nabla ^{2}\colon \Gamma ^{\infty }(E)\to \Gamma ^{\infty }(T^{*}M\otimes E)} 는 매끄러운 다발 사상 을 이룬다. 즉, ( ∇ 1 − ∇ 2 ) ( s ) {\displaystyle (\nabla ^{1}-\nabla ^{2})(s)} 의 x ∈ M {\displaystyle x\in M} 에서의 값은 s ( x ) ∈ E x M {\displaystyle s(x)\in E_{x}M} 에만 의존한다.
∇ 1 − ∇ 2 ∈= Ω 1 ( M ; End ( E ) ) = Ω 1 ( M ; E ⊗ E ∗ ) {\displaystyle \nabla ^{1}-\nabla ^{2}\in =\Omega ^{1}\left(M;\operatorname {End} (E)\right)=\Omega ^{1}(M;E\otimes E^{*})} 이에 따라, E {\displaystyle E} 위의 코쥘 접속들의 모듈라이 공간 은 Ω 1 ( M ; End ( E ) ) {\displaystyle \Omega ^{1}(M;\operatorname {End} (E))} 의 꼴의 아핀 공간 이다.
마찬가지로, 두 매끄러운 벡터 다발 E ± ↠ M {\displaystyle E^{\pm }\twoheadrightarrow M} 위의 두 코쥘 초접속 ∇ 1 {\displaystyle \nabla ^{1}} , ∇ 2 {\displaystyle \nabla ^{2}} 이 주어졌을 때,
∇ 1 − ∇ 2 ∈ Ω − ( M ; End ( E ) ) = ⨁ i = 0 ∞ Ω 2 i ( M ; E + ⊗ ( E − ) ∗ ⊕ E − ⊗ ( E + ) ∗ ) ⊕ ⨁ i = 0 ∞ Ω 2 i + 1 ( M ; E + ⊗ ( E + ) ∗ ⊕ E − ⊗ ( E − ) ∗ ) {\displaystyle \nabla ^{1}-\nabla ^{2}\in \Omega ^{-}(M;\operatorname {End} (E))=\bigoplus _{i=0}^{\infty }\Omega ^{2i}\left(M;E^{+}\otimes (E^{-})^{*}\oplus E^{-}\otimes (E^{+})^{*}\right)\oplus \bigoplus _{i=0}^{\infty }\Omega ^{2i+1}\left(M;E^{+}\otimes (E^{+})^{*}\oplus E^{-}\otimes (E^{-})^{*}\right)} 이며, E {\displaystyle E} 위의 코쥘 초접속들의 모듈라이 공간 은 Ω − ( M ; End ( E ) ) {\displaystyle \Omega ^{-}(M;\operatorname {End} (E))} 의 꼴의 아핀 공간 이다.[ 2] :45, Corollary 1.40
매끄러운 다양체 M {\displaystyle M} 위에 자명한 벡터 다발 E = M × R k ↠ M {\displaystyle E=M\times \mathbb {R} ^{k}\twoheadrightarrow M} 이 주어졌다고 하자. R k {\displaystyle \mathbb {R} ^{k}} 의 기저 를 { e 1 , … , e k } {\displaystyle \{e_{1},\dots ,e_{k}\}} 라고 하자. 그렇다면, E {\displaystyle E} 의 단면은 매끄러운 함수 로 생각할 수 있다.
Γ ∞ ( E ) ≅ C ∞ ( M , R n ) {\displaystyle \Gamma ^{\infty }(E)\cong {\mathcal {C}}^{\infty }(M,\mathbb {R} ^{n})} 이 경우, E {\displaystyle E} 위의 모든 코쥘 접속은 다음과 같은 꼴이다.
∇ : s ↦ d s + ω ( s ) {\displaystyle \nabla \colon s\mapsto ds+\omega (s)} 여기서
ω ∈ Ω 1 ( M ) ⊗ R End ( R n ) {\displaystyle \omega \in \Omega ^{1}(M)\otimes _{\mathbb {R} }\operatorname {End} (\mathbb {R} ^{n})} 는 1차 미분 형식 의 n × n {\displaystyle n\times n} 정사각 행렬 이며,
d s = ∑ i e i d ⟨ e i , s i ⟩ ∈ Γ ∞ ( T ∗ M ⊗ E ) {\displaystyle ds=\sum _{i}e_{i}d\langle e_{i},s_{i}\rangle \in \Gamma ^{\infty }(\mathrm {T} ^{*}\!M\otimes E)} 는 s : M → R n {\displaystyle s\colon M\to \mathbb {R} ^{n}} 의 각 벡터 성분에 대한 외미분 이다. 이 경우,
( ω ) i j = ⟨ e j , ∇ e j ⟩ {\displaystyle (\omega )^{i}{}_{j}=\langle e_{j},\nabla e_{j}\rangle } 를 ∇ {\displaystyle \nabla } 의 접속 형식 (接續形式, 영어 : connection form )이라고 한다. 만약 접속 형식이 0이라면, 코쥘 접속은 평탄 코쥘 접속을 이룬다.
보다 일반적으로, 임의의 벡터 다발의 경우 국소적 자명화를 (비표준적으로) 잡을 수 있으며, 위와 같이 접속 형식을 정의할 수 있다. 물론 이는 선택한 국소적 자명화에 의존하며, 또 일반적으로 대역적으로 정의될 수 없다.
준 리만 다양체 ( M , g ) {\displaystyle (M,g)} 위에는 리만 계량 으로부터 레비치비타 접속 이라는 아핀 접속을 표준적으로 정의할 수 있다.
리만 계량 을 갖춘 스핀 다양체 ( M , g ) {\displaystyle (M,g)} 위의 스피너 다발 S M {\displaystyle \mathrm {S} M} 위에, 리만 계량 으로 유도되는 표준적인 코쥘 (초)접속인 스핀 접속 이 존재한다.
아핀 접속의 개념은 19세기의 기하학 및 텐서 미적분학 등에서 유래하였다. 1920년대 초에 엘리 카르탕 은 카르탕 접속 이론의 일부로서 아핀 접속의 개념을 체계적으로 개발하였고, 이와 동시에 헤르만 바일 은 일반 상대성 이론 의 수학적 기초를 위하여 접속 이론을 개발하였다. "접속"이라는 용어 역시 카르탕이 도입하였다.
1950년에 장루이 코쥘 은 접다발 위의 아핀 접속의 개념을 일반화하여, 임의의 벡터 다발 위의 코쥘 접속의 현대적인 정의를 제시하였다.[ 4]
초접속의 개념은 1985년에 대니얼 퀼런 이 천 특성류 를 연구하기 위해 도입하였다.[ 5] :90, §2