Séminaire organisé par Luciano Boi et Jean-Pierre Luminet du 5 au 10 mai 2008
Géométrie et topologie en relativité générale et en cosmologie, Géométrie et topologie des variétés, Approches géométriques en gravité quantique, Epistémologie, histoire et philosophie des sciences, Géométrie et topologie en théorie quantique des champs.
Participants
Jean-Michel Alimi ( France), Claudio Bartocci (Italie), Luciano Boi (France), organisateur, Michel Boileau (France), Mauro Carfora (Italie), Gabriel Catren (France), Mauro Francaviglia (Italie), Alexei Grinbaum (France), Joseph Kouneiher (France), Marc Lachièze-Rey (France), Gianni Landi (Italie), Jean-Pierre Luminet (France), organisateur, Annalisa Marzuoli (Italie), Ugo Moschella (France), Frédéric Patras (France), Sisir Roy (Inde), Jeffrey Weeks (U.S.A.)
Résumé
Le titre de ce séminaire s’inspirait de la philosophie spéculative de Spinoza écrite more geometrico, c’est-à-dire en suivant « l’ordre géométrique», selon des enchaînements logiques rigoureusement déduits à partir de définitions, sur le modèle des mathématiques. Ce choix résulte d’une véritable réflexion sur l’essence même de la connaissance. Nous avons voulu transposer cette idée au domaine de la physique fondamentale, de la cosmologie et de la théorie quantique des champs, qui ont pour ambition de décrire les structures spatio-temporelles qui semblent les plus aptes à décrire l’univers et le monde physique aux échelles macroscopique, relativiste et quantique.
Une première rencontre (More Geometrico 1) avait eu lieu à Milan en mai 2005, une seconde rencontre (More Geometrico 2) à l’Université Paris 5 en mai 2006. Le séminaire des Treilles a constitué le troisième volet – le plus fructueux – de ces rencontres. Il a ainsi réuni 17 participants venus de France, Italie, Inde et Etats-Unis, tous spécialistes reconnus internationalement dans leurs disciplines.
Les exposés ont été partagés en 5 groupes : Géométrie et topologie en relativité générale et en cosmologie (3 exposés), Géométrie et topologie des variétés (4 exposés), Approches géométriques en gravité quantique (4 exposés), Epistémologie, histoire et philosophie des sciences (2 exposés), Géométrie et topologie en théorie quantique des champs (4 exposés), et une discussion générale.
Les exposés spécialisés sur tel ou tel point ont ouvert sur une réflexion collective approfondie entre mathématiciens, physiciens, philosophes et historiens des sciences ; la série de colloques « More Geometrico » devrait se poursuivre en s’attachant ensuite aux sciences du vivant et aux problèmes de la perception.
This is also truth for non-commutative geometry, where the quantum field equations are calculated for the full set of internal space metric fluctuations allowed by the non- commutative geometry axioms in the spectral triple formulation of the standard model. These calculations have been given both from the perspective of the spectral triple and from the perspective of Fredholm module1. It has been showed that studying these Fredholm modules using algebraic K theory and K homology leads to a suggested non-commutative version of Morse theory—a well-known tool for studying the topology of manifolds—which is applied to the finite spectral action. According to the spectral action principle, which has been introduced ten years ago by Connes and Chamseddine, the standard model of particle physics is formulated with a product (whose image is called the total space) of two spectral triples—one that represents the Euclidean space-time manifold and the other the zero- dimensional internal space of particle charges. The space-time coordinate functions remain commutative but the internal space is a noncommutative “manifold”. The spectral action principle is an important step towards the unification of gravity with particle physics; the Einstein-Hilbert action plus Weinberg-Glashow-Salam theory all result from a calculation of the eigenvalues of the Dirac operator on the total space and since the Dirac operator encodes the metric, the spectral action principle is a purely geometrical theory.
Formally, a spectral triple (A, H, D) provides the analog of a Riemannian spin manifold to noncommutative geometry. It consists of an involutive, non-necessarily commutative algebra A, a Hilbert space H: a finitely generated projective module on which the algebra is:
1 Recall that the Fredholm module is the “premetric” structure that is used to define the non-commutative calculus. A spectral triple can be thought of as an unbounded (unless the Hilbert space is finite dimensional) Fredholm module with Dirac operator providing a notion of distance. More formally, if P is an elliptic mth order differential operator on a compact manifold then P has a finite dimensional kernel, but P elliptic implies P* elliptic and so P* also has a finite dimensional kernel. Thus we can say that P has the property of possessing a finite dimensional kernel and kokernel. When P is viewed as an operator between Sobolev spaces this remains true, but bounded linear operators between Hilbert spaces with this property are called Fredholm operators. Thus elliptic differential operators P are also Fredholm when realized on Sobolev spaces.
2 represented, and a Dirac operator D that gives a notion of distance, and from which is built a differential algebra. A very important technical point is that the geometry of any closed (even dimensional) Riemannian spin manifold can be fully described by a (real and even) spectral triple and a noncommutative geometry is essentially the same structure but with the generalization that the algebra of coordinates are allowed to be non-commuting. For the standard model the internal Hilbert space is H = H ⊕ H ⊕ HC ⊕ HC , where LRLR