局部类域论的证明概览

 

与整体类域论(GCFT)相似,也存在许多局部类域论(LCFT)的证明。上同调证明在上世纪50年代出现后逐渐固化为教科书里的标准证明,这一过程一直持续到21世纪初。在此期间,几乎每本介绍局部类域论的书给出的证明都不完全一致,所以笔者的总结是基于基本思路和方法的。尽管笔者尽了最大努力,限于眼界和知识有限,以下总结可能仍然不完整,欢迎补充和评论。以下列表主要依据主要文献的出版(或公开)时间排序。

  1. 历史上,LCFT 首先是从 GCFT 推出的,可以参考 Hasse 30年代初的论文(德语),链接稍后补充。
  2. Central Simple Algebras 历史上第一个独立的证明是基于 central simple algebras 和 Brauer group of a local field。可以参考Schmidt,Hasse,Chevalley 30年代初各自的论文(德语或法语),链接稍后补充。
  3. Galois Cohomology 上同调证明出现在五六十年代,现在的教科书证明之一。参考大多类域论的教科书,不赘述。
  4. Lubin-Tate Theory 现在的教科书证明之二。参考大多类域论的教科书,不赘述。方法 2. 和 3. 如此不同,就我所知,至今没有人能解释这两者的联系。Iwasawa 写过一个关于 Lubin-Tate 的英语教材 Local Class Field Theory.
  5. Kawada-Satake Method 主要思路基于Artin-Witt-Schreier theory.

    Yukiyosi Kawada and Ichiro Satake, Class formations. II, J. Fac. Sci. Univ. Tokyo Sect. IA Math. (1956), 353–389.

    该证明只有 Fesenko 还不时强调其重要性,虽然只能证明 char p 情形,但很简单。由于难以获得原始论文,现代文献请参考 Generalised Kawada-Satake method for Mackey functors in class field theory.

  6. Hazewinkel-Serre Method Hazewinkel在他的博士论文给出了新的证明,先证明the case of ramified abelian extesnions,再扩展到一般情况。正式发表为 Local class field theory is easy. Iwasawa 也为此写过一本日语教材《局所類体論》,中文版《局部类域论》冯克勤译。
  7. Neukirch Mechanism Neukirch 为类域论的公理化做过许多工作,此过程中他也给出了新证明,他的方法可以理解为先the case of unramified abelian extesnions,再扩展到一般情况。所以 Fesenko 认为 Neukirch‘s mechanism 应该和 Hazewinkel-Serre method 结合起来,事实也确实如此,两者构造的 “Artin map” 互逆,进一步简化了证明。Fesenko 一直在强调 Neukirch mechanism 的重要性,笔者同意他的观点,无奈近二十年的发展几乎为零。Neukirch 的工作同时阐明了一点,上同调不是类域论的核心。他在这方面的工作主要集中在下列文献中:
  8. Local Tate Duality 一般 local Tate duality 由 LCFT 推出,但是后者可以被独立证明,所以可以反过来。参考 Une approche nouvelle de la dualité locale de Tate(法语). 这个证明可以算作Galois representations over local fields的应用。
  9. Fargues’ Geometrization Program Fargues 从他的几何化猜想出发给出了新证明,可参考Simple connexité des fibres d’une application d’Abel-Jacobi et corps de classe local(法语). Fargues 认为他的证明优于其他所有证明,笔者持保留态度。
  10. Isocrystals Crew 利用 isocrystal 的性质给出了一个新证明,请参考 Weil groups and F-isocrystals. 该证明和证明 2. 大同小异。Crew 基于这篇文章还写过讲义 Local Class Field Theory.
  11. K-theory A K-theoretic approach to Artin maps.

Fesenko 作为这个领域为数不多的专家,写过一篇概览 Class Field Theory, its three main generalisations, and applications, 可作为补充。