בגאומטריה המרוכבת והאלגברית, יריעות קאלאבי-יאו הן מחלקת יריעות (מרחבים חלקים) שיש להן תכונה גלובלית מיוחדת. יש מספר הגדרות קרובות זו לזו, ולא תמיד שקולות. העיסוק בנושא התחיל מהשערת קאלאבי מ-1957, שאותה הוכיח שינג-טונג יאו ב-1977. ליריעות האלה חשיבות מרכזית בתורת המיתרים.
קאלאבי השערה שביריעה קומפקטית עם מחלקת צ'רן הראשונה אפסית תקבל מטריקת קהלר (מטריקה מתאימה לעבודה עם מבנה מרוכב) שהעקמומיות הריצ'ית שלה מתאפסת. ריצ'י היא מדד לעיקמומיות. יאו הוכיח את ההשערה, וזה סלל את הדרך להגדרת היריעות שנושאות את שמו.
על פי הגדרה מחמירה, יריעה מרוכבת M נקראת יריעת קאלאבי-יאו אם היא קומפקטית וקהלרית ויש עליה תבנית עליונה הולומורפית (holomorphic top-form, פונקציה דיפרנציאלית מורכבת שמוגדרת על כל הנקודות) שאינה מתאפסת בשום נקודה. משמעות הדבר היא שהחבילה הקנונית שלה טריוויאלית.
תנאי זה גורר שמחלקת צ'רן הראשונה (מדד גאומטרי שמתאר נטייה לעיקמומיות) מתאפסת. ההפך לא תמיד נכון, ולכן קיימת גם הגדרה חלשה יותר שבה משתמשים בתנאים שקולים אחרים. קיימת גם הגדרת בינים (Batyrev) שמופנה למחלקת צ'רן שלמה.
בדרך כלל מדברים על יריעות חלקות וקומפקטיות. לעיתים מרחיבים את המושג גם ליריעות לא קומפקטיות או ליריעות בעלות סינגולריות מסוימות, בתנאי שהן מסוג גורנשטיין.
ניתן להגדיר יריעת קאלאבי-יאו גם כיריעה אלגברית מעל שדה כלשהו. אם השדה הוא המספרים המרוכבים, אז התנאי האלגברי מקביל לתנאי היריעה המרוכבת של נקודותיה.
בממד 1 הטופולוגיה האפשרית היחידה היא הטורוס, כלומר העקום האליפטי. כל עקום אליפטי הוא יריעת קאלאבי-יאו.
בממד 2 יש שני טיפוסים: טורוס ושטחי K3.
בממד 3 המיון פתוח. זה חשוב לתורת המיתרים, כי בה מודל פופולרי דורש יריעת קאלאבי-יאו מממד 3 כצורת ששת הממדים הנחבאים. יאו שיער שיש מספר סופי של טיפוסים טופולוגיים, אך יש מי שסובר שאולי אין סופי. בשנת 2002 נבנו בעזרת מחשב למעלה מ-473 מיליון טורי טבלאות של יריעות קאלאבי-יאו מממד 3. בריאן גרין מציין שיש עשרות אלפי טיפוסים שעשויים להתאים לדרישות הפיזיקליות.
במודלים של תורת המיתרים העולם כולל עשרה ממדים. ששת הממדים הנוספים 'מכורבלים' יכולים להיות צורת יריעת קאלאבי-יאו מממד 3. ב-1985 הראו Candelas וחבריו שהתנאים לקבלת גרסה סופרסימטרית של המודל הסטנדרטי שקולים לכך שהממדים המכורבלים יהיו יריעת קאלאבי-יאו. הם גם הראו שניתן להמיר קבועים פיזיקליים לפרמטרים גאומטריים של היריעה.
בעיה מרכזית בתורת המיתרים היא לבחור איזו יריעה מתוך המגוון העצום מתאימה לחלקיקים ולכוחות שאנחנו רואים. לדוגמה, יריעה עם בדיוק שלושה חורים טופולוגיים יכולה לתת הסבר לכך שיש בדיוק שלוש משפחות של חלקיקים יסודיים, אבל יש הרבה יריעות שעונות על דרישה כזו.
יריעות קאלאבי-יאו הן צורות מיוחדות בגאומטריה. "יריעה" כאן אומרת "צורה חלקה".
הן נחשבות חשובות כי יש להן תכונה מתמטית מיוחדת.
בשנת 1957 הציע מתמטיקאי בשם קאלאבי רעיון על צורות כאלה. בשנת 1977 יאו הוכיח שהוא צודק.
באופן פשוט, יריעה כזו היא צורה חלקה וסגורה שיש עליה "תבנית עליונה הולומורפית".
זה אומר שיש עליה פונקציה מיוחדת שאינה מתאפסת בשום מקום.
בממד 1 הצורה היחידה היא הטורוס, כמו גליל שמחובר בקצוות.
טורוס כזה נקרא גם עקום אליפטי.
בממד 2 יש גם שטחי K3.
בממד 3 יש הרבה סוגים, והמיון שלהם עדיין פתוח.
בשנת 2002 השתמשו במחשב כדי לייצר הרבה דוגמאות, יותר מ-473 מיליון.
בתורת המיתרים יש רעיון שהיקום יכול להיות בעל 10 ממדים.
6 ממדים קטנים יכולים להסתדר בצורת יריעת קאלאבי-יאו.
הצורה הזו משפיעה על תכונות של חלקיקים. לכן בוחרים את היריעה שמתאימה ליקום שלנו.
לדוגמה, אם ליריעה יש בדיוק שלושה "חורים", זה עשוי להסביר את קיומן של שלוש משפחות חלקיקים.
תגובות גולשים