Klassifizierender Raum von U(n)
# Klassifizierender Raum von U(n)

Der klassifizierende Raum $\operatorname {BU} (n)$ der $n$-ten unitären Lie-Gruppe $\operatorname {U} (n)$ klassifiziert $\operatorname {U} (n)$-Prinzipalbündel (auch $\operatorname {U} (n)$-Hauptfaserbündel genannt). Das bedeutet, dass ein $\operatorname {U} (n)$-Prinzipalbündel über einem parakompakten topologischen Raum eineindeutig einer Homotopieklasse einer stetigen Abbildung von diesem nach $\operatorname {BU} (n)$ entspricht. $\operatorname {BU} (n)$ ist selbst der Basisraum (eng. base space) eines $\operatorname {U} (n)$-Prinzipalbündels, woraus sich die Notation ergibt.

## Grundlegender Zusammenhang

Zur Erklärung des obigen Zusammenhangs ist ein weiterer Raum notwendig: Der totale Raum $\operatorname {EU} (n)$ der $n$-ten unitären Lie-Gruppe $\operatorname {U} (n)$ ist schwach zusammenziehbar und verfügt über eine Gruppenwirkung von $\operatorname {U} (n)$, wobei der Orbitraum $\operatorname {EU} (n)/\operatorname {U} (n)$ genau $\operatorname {BU} (n)$ ist. Durch Projektion auf Äquivalenzklassen gibt es daher das spezielle $\operatorname {U} (n)$-Prinzipalbündel $\operatorname {EU} (n)\rightarrow \operatorname {BU} (n),x\mapsto [x]$ mit Faser $\operatorname {U} (n)$, welches universelles $\operatorname {U} (n)$-Hauptfaserbündel genannt wird. Jedes $\operatorname {U} (n)$-Hauptfaserbündel auf einem parakompakten topologischen Raum $X$ lässt sich nun durch Rückzug von diesem entlang einer stetigen Abbildung $X\rightarrow \operatorname {BU} (n)$ erhalten, wobei homotope Abbildungen das gleiche $\operatorname {U} (n)$-Prinzipalbündel erzeugen. Dadurch existiert eine Bijektion:

$\operatorname {Bund} _{\operatorname {U} (n)}(X)/\sim _{\mathrm {iso} }:=\left\{\operatorname {U} (n){\text{-Prinzipalbündel über }}X\right\}\cong [X,\operatorname {BU} (n)]$

## Kleinster klassifizierender Raum

Es ist $\operatorname {U} (1)\cong S^{1}$, wobei $\operatorname {BU} (1)=\mathbb {C} P^{\infty }=\lim _{n\rightarrow \infty }\mathbb {C} P^{n}$ der unendliche komplexe projektive Raum ist und $\operatorname {EU} (1)=S^{\infty }=\lim _{n\rightarrow \infty }S^{n}$ die $\infty$-Sphäre ist. Beide entstehen jeweils als direkter/induktiver Limes der kanonischen Inklusionen $\mathbb {C} P^{n}\hookrightarrow \mathbb {C} P^{n+1}$ beziehungsweise $S^{n}\hookrightarrow S^{n+1}$. Erstaunlicherweise ist die $\infty$-Sphäre $S^{\infty }$ wie oben erwähnt tatsächlich schwach zusammenziehbar, sogar zusammenziehbar, obwohl keine der Sphären $S^{n}$ (schwach) zusammenziehbar ist.

