미분기하학 에서 코쥘 접속 (Koszul接續, 영어 : Koszul connection )은 벡터 다발 의 각 올들을 이어붙여, 벡터장의 미분을 정의할 수 있게 하는 구조이다.
구 위의 아핀 접속은 접평면을 한 점의 표면에서 다른 점의 표면으로 밀어 옮기는 과정으로 이해할 수 있다.
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