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Espaces fibrés non commutatifs et modules projectifs

En géométrie différentielle ordinaire, un espace fibré principal peut être considéré comme un simple outil servant à la fabrication de fibrés associés (de la même façon que les groupes eux-mêmes servent à fabriquer des représentations). En géométrie non commutative, on pourrait, bien sur, tenter de généraliser dans un premier temps la structure de groupe elle-même (c'est la théorie des groupes quantiques), puis la structure de fibré principal, et enfin celle de fibré associé. Ces généralisations existent. Cependant la définition et l'étude des groupes quantiques (ou algèbres de Hopf) nous entrainerait trop loin. Nous préférons donc suivre ici une approche plus directe, qui n'utilise pas cette notion.

Nous partons de la constatation suivante : en géométrie différentielle ordinaire, l'ensemble tex2html_wrap_inline25888 des sections d'un fibré associé E (les champs de matière de la physique) constitue un module sur l'algèbre tex2html_wrap_inline25892 des fonctions sur la base. Par exemple, si tex2html_wrap_inline25894 est un champ de tenseurs (ou de spineurs ...), et si tex2html_wrap_inline25896 (ou tex2html_wrap_inline25898 ) est une fonction, alors tex2html_wrap_inline25900 est aussi un champ de tenseurs (ou de spineurs etc...).

Ce n'est pas la notion d'espace fibré vectoriel associé que nous allons généraliser, mais celle de l'ensemble de ses sections. Etant donné une algèbre associative tex2html_wrap_inline25902 , possiblement non commutative, nous allons donc considérer tout module tex2html_wrap_inline25904 sur tex2html_wrap_inline25906 comme l'analogue non commutatif d'un fibré vectoriel associé. En fait, dans le cas commutatif, les modules obtenus par construction de fibré associé sont d'un type un peu particulier. On dit qu'ils sont projectifs de type fini (théorème de Serre-Swann). Sans rentrer dans les détails, cela signifie la chose suivante. L'ensemble des sections d'un fibré vectoriel trivial dont la fibre type est de dimension n est manifestement isomorphe au module tex2html_wrap_inline25910 . Lorsque le fibré n'est pas trivial, il suffit de se placer dans un espace un peu plus grand (c'est à dire de rajouter un certain nombre de dimensions à la fibre) pour le trivialiser. Le fibré de départ est alors obtenu comme tex2html_wrap_inline25912 , p désignant un projecteur ( tex2html_wrap_inline25916 ) de l'algèbre des matrices tex2html_wrap_inline25918 sur tex2html_wrap_inline25920 .

Dans le cadre non commutatif, on remplacera donc la notion d'``espace des sections d'un fibré vectoriel'' (physiquement l'espace des champs de matière d'un certain type) par la notion de module projectif fini sur une algèbre associative tex2html_wrap_inline25922 . L'espace vectoriel tex2html_wrap_inline25924 , p désignant un projecteur, est manifestement un module (à droite) sur tex2html_wrap_inline25928 .

Si tex2html_wrap_inline25930 n'est pas commutative, il faut évidemment faire la distinction entre les modules à droite et les modules à gauche.

Notons, pour finir, qu'un cas intéressant de module sur tex2html_wrap_inline25932 est celui où on choisit un module particulier égal à l'algèbre elle-même opérant sur elle-même par multiplication (c'est l'analogue non commutatif d'un fibré en droites).


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