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Algèbres différentielles pour espaces non connexes

  Soient tex2html_wrap_inline25512 et tex2html_wrap_inline25514 deux algèbres associatives (commutatives ou non). Il est certain que l'algèbre des formes universelles pour l'algèbre tex2html_wrap_inline25516 n'est pas isomorphe au produit tensoriel gradué des algèbres universelles de tex2html_wrap_inline25518 et tex2html_wrap_inline25520 séparément.

displaymath25522

En effet, par exemple, tex2html_wrap_inline25524 alors que

displaymath25526

Cependant, tex2html_wrap_inline25528 et tex2html_wrap_inline25530 sont toutes deux des algèbres différentielles tex2html_wrap_inline25532 -graduées dont le terme de degré zéro coïncide avec tex2html_wrap_inline25534 . La première étant universelle, il existe donc un morphisme surjectif de la première sur la seconde.

Supposons maintenant que qu'on s'intéresse à une variété non connexe obtenue comme réunion (disjointe) de plusieurs copies (deux pour simplifier) d'une même variété connexe M. On se retrouve donc dans la situation précédente avec tex2html_wrap_inline25538 et tex2html_wrap_inline25540 . En effet tex2html_wrap_inline25542 L'algèbre différentielle tex2html_wrap_inline25544 est encore peu commode à utiliser (on se souvient que les éléments de tex2html_wrap_inline25546 sont des fonctions de plusieurs variables qui s'annulent lorsque deux arguments successifs sont égaux). Par contre, rien ne nous interdit de remplacer cette dernière par l'algèbres des formes différentielles usuelles tex2html_wrap_inline25548 . On obtient ainsi le diagramme suivant, où chaque flèche désigne un morphisme surjectif d'algèbres différentielles graduées :

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L'algèbre

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produit tensoriel gradué du complexe de De Rham usuel par l'algèbre des formes universelles sur l'espace à deux points tex2html_wrap_inline25554 , est une algèbre différentielle intéressante à plus d'un titre et très facile à utiliser. Elle a été étudiée dans [12] et utilisée auparavant dans [11]. Sa structure s'obtient immédiatement à partir de notre étude de tex2html_wrap_inline25556 . On se souvient que tex2html_wrap_inline25558 est toujours de dimension 2 et représentable, soit à l'aide de matrices tex2html_wrap_inline25562 diagonales (lorsque p est pair) soit à l'aide de matrices tex2html_wrap_inline25566 hors diagonales (lorsque p est impair). Les éléments de

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peuvent donc s'écrire à l'aide de matrices tex2html_wrap_inline25572 dont les éléments sont des formes différentielles usuelles sur la variété M (de degré p variant de 0 à n) et positionnées soit sur la diagonale (quand p est pair) soit en dehors de la diagonale (lorsque p est impair). Le produit dans tex2html_wrap_inline25586 s'obtient immédiatement à partir du produit extérieur dans tex2html_wrap_inline25588 et du produit déjà étudié dans tex2html_wrap_inline25590 .

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On peut finalement encore généraliser la construction précédente en remplaçant l'algèbre des formes différentielles sur la variété M par l'algèbre des formes différentielles sur M à valeurs dans l'algèbre (associative) des matrices tex2html_wrap_inline25598 complexes.

On pourrait ici continuer notre exemple des connexions sur tex2html_wrap_inline25600 , en choisissant cette fois-ci pour forme de connexion un élement quelconque de tex2html_wrap_inline25602 . La norme carré de la courbure s'interprète alors physiquement comme le lagrangien d'un modèle de jauge tex2html_wrap_inline25604 , avec potentiel de Higgs   et symmétrie brisée. Un des deux champs de jauge devient massif (le boson tex2html_wrap_inline25606 ) et l'autre reste sans masse (le photon).


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