观念. 结构, 性质 [结构]

在数学用语中, 对于一类事物 $A$,

  • 说 $A$ 是结构而非性质, 意思是 $A$ 的选取不是唯一的, 或 “不典范”;
  • 说 $A$ 是性质, 意思是它只要存在就是唯一的, 或者说只有 “是” 或 “否” 两种情形;

同伦类型论的话说,

通过截断, 可将结构强行变为性质. 这在数学用于中常常表达为: 虽然 $A$ 是结构而非性质, 但 $A$ 的存在是一个性质. 这句话的实际含义是取 $A$ 的 $(-1)$-截断 $\|A\|$.

模结构与性质

设 $M$ 为 $\mathbb{Z}$-模, 那么 “$M$ 为 $\mathbb{Z}/n\mathbb{Z}$-模” 是性质, 因为 $M$ 具有 $\mathbb{Z}/n\mathbb{Z}$-模结构等价于对任意 $x \in M$, $nx=0$. 若 $M$ 具有 $\mathbb{Z}/n\mathbb{Z}$-模结构, 则这个结构是唯一的. 换言之, $M$ 上的 $\mathbb{Z}/n\mathbb{Z}$-模结构构成 $(-1)$-截断类型.

类似地, 设 $M$ 为 $\mathbb{Z}$-模, 那么 “$M$ 为 $\mathbb{Z}[1/n]$-模” 是性质, 因为 $M$ 具有 $\mathbb{Z}[1/n]$-模结构等价于对任意 $x \in M$, 存在 $y\in M$, $x=ny$.

设 $M$ 为 $\mathbb{Z}$-模, 那么 “$M$ 为 $\mathbb{Z}_p$-模” 是结构而非性质. 直观上, 虽然 $\mathbb{Z}$ 在 $\mathbb{Z}_p$ 中稠密, 但 $M$ 不是拓扑模, 我们谈论的只是模结构, 不能确保 $\mathbb{Z}_p$-模结构唯一. 事实上 $\mathbb{Z}_p\otimes_{\mathbb{Z}}\mathbb{Z}_p$ 不同构于 $\mathbb{Z}_p$, 所以 $\mathbb{Z}_p\otimes_{\mathbb{Z}}\mathbb{Z}_p$ 上有两个不同的 $\mathbb{Z}_p$-模结构.

一般地, 对于环同态 $A\to B$, 如下条件等价:

  • 典范的环同态 $B\otimes_A B \to B$ 为同构;
  • 一个 $A$-模构成 $B$-模是性质;
  • 遗忘函子 $\mathsf{Mod}(B) \to \mathsf{Mod}(A)$ 全忠实.