next up previous contents index
Next: Applications différentiablesdifféomorphismes Up: Variétés différentiables Previous: Atlas maximal

Variétés et calcul différentiel ``intrinsèque''

En mathématiques élémentaires, on définit souvent les espaces géométriques intéressants (par exemple une sphère) comme sous espace d'un espace affine tex2html_wrap_inline10157 . L'idée fondamentale du calcul sur les variétés (calcul différentiel intrinsèque comme on l'appelait autrefois) est de faire abstraction du fait que la variété qui nous intéresse est, ou non, plongée dans un espace tex2html_wrap_inline10159 ``plus grand'' et de développer un calcul qui soit totalement indépendant du plongement en question. Les motivations physiques sont analogues. Par exemple, l'expérience quotidienne nous montre que tout événement de l'univers sensible (whatever it means) peut se décrire à l'aide de quatre nombres spécifiant sa position (trois nombres) et sa date (un nombre). Mais pourquoi supposer, a priori que l'ensemble de ces événements doive être décrit à l'aide d'un un espace tex2html_wrap_inline10161  ? Pourquoi pas une hyper-sphère (ou n'importe quoi d'autre?) Mais alors, si on décide d'utiliser une hyper-sphère de dimension 4 pour décrire notre espace-temps, ou, comme dans certains modèles cosmologiques, comme le produit d'une hyper-sphère (gonflable) de dimension 3 par une droite ou une demi-droite, pourquoi supposer que notre variété est plongée dans un espace de dimension 5 ou plus dont les points sont sans signification physique? Puisque c'est possible, autant travailler dans la variété qui nous intéresse sans chercher à en ``sortir''.

L'idée la plus fondamentale et la plus simple du calcul différentiel sur les variétés est la suivante. Grâce à l'existence locale des cartes, on peut toujours faire ``comme si'' on était sur tex2html_wrap_inline10169 et développer des outils et des méthodes de calcul sans se soucier - dans un premier temps - de leur globalisation, quitte à vérifier, par la suite, que tout se recolle comme il faut lorsqu'on passe d'une carte à l'autre. C'est ainsi que l'essentiel des notions qui suivent sont en fait des notions qui peuvent être définies dans un espace tex2html_wrap_inline10171 et dont la généralisation, au cas des variétés, est quasi-immédiate. Nous ne supposons pas que le lecteur est déjà familier des notions en question; c'est la raison d'être des paragraphes qui suivent.


next up previous contents index
Next: Applications différentiablesdifféomorphismes Up: Variétés différentiables Previous: Atlas maximal

Robert Coquereaux
Thu Jun 20 15:52:24 MEST 2002