以 $\mathcal C$ 表示某种 “环” 的范畴的对偶; 如 $\mathbb E_\infty$-环谱 (又称 $\mathbb E_\infty$-$\mathbb S$-代数) 的范畴的对偶. 我们将不会具体指明这种环的名称, 而是以 “环” 代之. 记 $\mathcal C$ 的对象为 $\operatorname{Spec}A$, 想象为环 $A$ 对应的 “仿射概形”.
注意 $\mathcal C^{\mathrm{op}}$ 是环范畴本身.
记 $\widetilde {\mathcal C} := \mathsf{Sh}(\mathcal C,\mathrm{fpqc})$ 为层范畴. 称其对象为叠 (stacks).
高阶线性范畴
对于环 $A$, 归纳定义
- $0\mathsf{Pr}_A := \mathsf{Mod}(A)$,
- $(n+1)\mathsf{Pr}_A := \mathsf{Mod}_{\mathsf{Pr}} (n\mathsf{Pr}_A)$;
从而对任意 $n\geq 0$, 有函子
$$
n\mathsf{Pr}_{-} \colon \mathcal C^{\mathrm{op}} \to\mathsf{Pr}.
$$
对于环同态 $f\colon A\to B$, 记 $n\mathsf{Pr}_f$ 为
$$
f^*_n\colon n\mathsf{Pr}_A \to n\mathsf{Pr}_B.
$$
由伴随函子定理得右伴随
$$
f_{n,*}\colon n\mathsf{Pr}_B \to n\mathsf{Pr}_A.
$$
命题. $f_{n,*}$ 与基变换相容.
从而我们有一个六函子体系
$$
n\mathsf{Pr}_{-}\colon \mathsf{Corr}(\mathcal C,E)\to\mathsf{Pr},
$$
其中 $E$ 是所有态射的族.
双手性
由于一些抽象的范畴论性质 (见双手性), 我们有如下额外的左伴随, 且左伴随与右伴随相等.
命题. 对于环同态 $f\colon A\to B$, $n\geq 1$, 函子
$$
f^*_n \colon n\mathsf{Pr}_A \to n\mathsf{Pr}_B
$$
有 $n\mathsf{Pr}_A$-线性的左伴随
$$
f_{n,\sharp} \colon n\mathsf{Pr}_B \to n\mathsf{Pr}_A,
$$
且与基变换相容, 且 $f_{n,\sharp} \simeq f_{n,*}$.
下降
定理. 对任意 $n\geq 0$, 函子
$$
n\mathsf{Pr}_{-} \colon \mathcal C^{\mathrm{op}} \to \mathsf{CAlg}((n+1)\mathsf{Pr})
$$
为 fpqc-超层.
叠
由下降性, 层 $n\mathsf{Pr}_{-}$ 可延拓为层
$$
n\mathsf{Pr}_{-} \colon \widetilde {\mathcal C}^{\mathrm{op}} \to \mathsf{CAlg}((n+1)\mathsf{Pr}).
$$
对于叠的映射 $f\colon Y\to X$, 有拉回函子
$$
f^*_n \colon n\mathsf{Pr}_X \to n\mathsf{Pr}_Y.
$$
六函子体系
我们希望将 $X\mapsto n\mathsf{Pr}_X$ 延拓为叠上的六函子体系. 事实上, 很大一类态射都是可作 “叹号” 的.
定义. 设 $f\colon Y\to X$ 是叠的态射, 若对任意 $\operatorname{Spec}A\to X$, 拉回 $Y\times_X\operatorname{Spec}A$ 都是可数表现的 $A$-代数对应的仿射概形的可数余极限, 则称 $f$ 为双可数表现态射.
记 $E$ 为双可数表现态射的族. 这是一个很大的族, 且关于复合, 拉回, 取对角线等操作封闭.
定理. 对于 $E$ 中的态射 $f\colon Y\to X$,
- $f^*_n\colon n\mathsf{Pr}_X \to n\mathsf{Pr}_Y$ 在 $(n+1)\mathsf{Pr}_X$ 中有左伴随 $f_{n\sharp}$;