点の組にならないファイバー積|スキームの引き戻しと基底変換
2 つの写像 と から、行き先が一致する組を集める。集合ならこれで話が終わります。
スキームでも同じ図式を書けます。ところが、できあがるスキームの点は組ではありません。多いことも少ないこともあり、そのずれ自体が意味を持ちます。
普遍性で定める
構成を先に決めず、満たすべき性質だけを書きます[3]。
とは、 と への射を持ち、 への 2 通りの合成が一致し、しかも同じ条件を満たすどんな からの射も、ただ 1 つの射でここを経由するもののことです[1][5]。

普遍性で決めたので、存在すれば同型を除いて 1 つに定まります。あとは本当に存在するかどうかだけが問題として残る。
アフィンならテンソル積
アフィンスキームの場合は答えがすぐ出ます。環の側でテンソル積をとるだけで済みます[1][4]。
環準同型の圏でテンソル積が押し出しになっているので、矢印を逆向きにすると引き戻しに変わります。
一般のスキームは、アフィンな開集合で覆って貼り合わせます[2]。 をアフィンで覆い、その上に乗る と のアフィンを持ってきて、それぞれの積を貼る手順です。
貼り合わせの検証は手間ですが、筋は単純です。ファイバー積はいつでも存在します。
点は組にならない
ここからが集合と違うところです。 を 上で 2 回テンソルしてみます。
左辺の は 2 点です。集合として引き戻せば 点しかないはずなのに、スキームでは 2 点になります[3]。
理由は共役です。 から への 上の同型が恒等写像と複素共役の 2 つあり、その 2 通りが点として分かれます。
一般には次のように書けます[2]。 の点は、同じ へ落ちる と の組に、剰余体のテンソル積の素イデアルを 1 つ添えたものです。
組 1 つに対して点が 0 個のことも、複数のこともある。体の拡大がどう絡み合うかが、そのまま点の個数に出ます。
ファイバーもこの形で書ける
写像の逆像を、スキームとして扱う道具もファイバー積です[3]。
は での剰余体です。この定義なら、逆像が単なる点集合ではなく、剰余体の上のスキームとして手に入ります。
重複度も落ちません。 から への射で のファイバーをとると、 が出ます。点は 1 つでも、長さは 2 のまま残る。
族としての見方
次の図は、 の点を動かしながら 2 つの族のファイバーを見るものです。ファイバー積のファイバーは、ファイバーどうしの積になります。
真ん中で 2 本の枝がぶつかると、 のファイバーが 1 点につぶれます。積のほうも 点から 点へ落ちる。
つぶれた点では、スキームとしての長さが のまま残っています。見た目の個数が減っても、数え方を変えれば保たれている。
基底変換
を別の底にとりかえる操作を、基底変換といいます。 を与えて、 を に置きかえる[3]。
S 上のスキーム X
S’ を S の上に用意する
S’ 上のスキーム X ×_S S’
係数体を広げる操作がその典型です。 上の曲線を で引き戻すと、複素数上の曲線が得られます。
基底変換で保たれる性質は多く、平坦・固有・滑らかはいずれも保たれます[3]。この安定性があるので、族を動かしながら性質を追える。
保たれないものもあります。既約性や整性は、体を広げると壊れることがある。 は体ですが、 へ上げると 2 つに割れます。
積との関係
を 1 点にすると、ふつうの積に戻ります[4]。スキームの世界では が終対象なので、絶対的な積は 上のファイバー積です。
体 上で考えるときは です。
この等式も、点集合としては成り立ちません。 には曲線に対応する点があり、それは の点の組では表せない[3]。
位相にいたっては、積位相ですらありません。ザリスキ位相の積は、対角線を閉集合にするだけの細かさを持たないためです。










