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¿Qué importancia tiene la geometría no conmutativa en las matemáticas?

Esta es una pregunta que me ronda la cabeza desde hace tiempo y no he encontrado una respuesta convincente. El título lo dice todo, pero voy a enriquecer mi pregunta con un poco más de explicaciones.

Como lego en la materia, he empezado a buscar exposiciones/relatos más informales, más bien intuitivos, también originales de la geometría no conmutativa para tener más sentido, concretamente, he mirado por

Sin embargo, no estoy nada satisfecho con ellos. Me parece que incluso la comprensión de un simple ejemplo, requiere mucho más conocimiento que se obtiene en la escuela de posgrado. Ahora, para mí, este campo simplemente contiene una gran cantidad de maquinarias altamente desarrolladas que son más técnicas (de alguna manera artificial) que la de otros campos.

A continuación, mis preguntas giran en torno a la importancia de este campo en Matemáticas . Por supuesto, están absolutamente relacionados con mi pregunta principal.

  1. ¿Cómo se puede motivar a un estudiante de posgrado para que se especialice en este campo? y

  2. ¿Qué es (son) los conocidos resultado (s), encontrada únicamente mediante técnicas geométricas no conmutativas que no podrían demostrarse sin ellas?

4voto

Ronnie Brown Puntos 7852

Connes tiene en su página web un bonito artículo de estudio descargable, "A view of mathematics", que también da una buena idea del papel de los groupoides en esta área, y enlaza con muchos temas mencionados anteriormente.

También he planteado el problema de la aplicación de estas técnicas, o de otras relacionadas, a los groupoides estructurados algebraicamente:

¿Álgebras de convolución para groupoides dobles?

Dado que "motivar a los estudiantes de posgrado" era parte de la pregunta original, alguien tiene que señalar al menos una cosa que no se ha hecho. Puede ser útil explicar el "exterior" de un tema: incógnitas, incógnitas conocidas, etc. También sería deseable que los expertos señalaran las anomalías en este ámbito: No intentaré definir este término, pero pueden estar por ahí sin ser reconocidas.

3voto

Shoban Puntos 18742

Existe una interacción entre los tres temas de " Álgebras de Hopf, renormalización y geometría no conmutativa " de Connes y Kreimer (1998), que siguen siendo de interés, como lo ilustra la obra de Kreimer y Yeats " Difeomorfismos de campos cuánticos " (2017), la de Yeats Una perspectiva combinatoria de la teoría cuántica de campos " (2017), y la obra de Balduf " Teoría de la perturbación de los campos cuánticos transformados " (2019). (Los árboles y los campos vectoriales desempeñan papeles integrales).

Editar el 18 de diciembre de 2021:

Se pueden encontrar interesantes aplicaciones de la geometría NC a las investigaciones de Monstrous Moonshine a través de la sinopsis del taller " Nuevas aproximaciones a los grupos simples finitos ", de John McKay y Roland Friedrich (2012):

Como efecto de la preparación anticipada de todos los asistentes, varias conjeturas formuladas previamente, en particular por J. McKay, pudieron convertirse de hecho en planes de investigación concretos durante el tiempo que duró la estancia en Banff, siendo un ejemplo la aplicación de la geometría no conmutativa y el sistema Bost-Connes a Monstrous Moonshine y la replicabilidad.

(¿Alguien tiene una copia o un enlace a la hoja de ruta de Jorge Plazas mencionada en la sinopsis?)

Existen conexiones entre la teoría de la probabilidad libre no conmutativa, la combinatoria enumerativa (por ejemplo, las particiones no cruzadas), los modelos de matrices aleatorias, la geometría NC y el Monstrous Moonshine también. Véase, por ejemplo, la referencia de He y Jejalla en OEIS A134264 .

-2voto

En Veltman's Diagramática se explica el lagrangiano completo del modelo estándar. Este tiene alrededor de cien términos. Son demasiados para que incluso el físico más dedicado (o el matemático más inclinado a la física) pueda trabajar en ellos, salvo pieza por pieza.

En el modelo Connes-Lott-Barrett-Chamseddine, basado en la geometría no conmutativa, el modelo estándar se deriva de una acción espectral con una entrada geométrica simple, el espaciotiempo se multiplica con un punto "gordo" no conmutativo:

$\mathbb{C} \oplus \mathbb{H}_L \oplus \mathbb{H}_R \oplus M_3(\mathbb{C})$

Es de dimensión cero, clásicamente, pero tiene la dimensión 6 de la teoría KO. Esto reproduce el modelo estándar completo, incluyendo el Higgs y la mezcla de neutrinos. Resulta que el bimódulo sobre el dual de este punto gordo, que es la suma de todos los irreductibles de dimensión impar da una generación completa de los fermiones. Cabe destacar que la acción espectral es una generalización de la acción de Einstein-Hilbert.

La teoría no se limita al modelo estándar. En un artículo posterior con Chamseddine, Connes muestra cómo la NCG puede modelar una teoría de gran unificación como la GUT SU(5) de Pati-Salam.

Aunque la geometría no conmutativa es una geometría sin geometría. Quiero decir con esto que trabajan con un álgebra no conmutativa que debe ser pensada como el álgebra de las funciones sobre una geometría no conmutativa que aún no ha sido construida. No estoy tan seguro de que esto vaya a ser así en un futuro próximo (o quizás en un futuro lejano, dada la densidad de las matemáticas necesarias para entender y trabajar con NCG). Uno de los ejemplos estándar de un espacio no conmutativo, según Connes, es el toro irracional, donde las herramientas clásicas no dan ninguna información, pero las no conmutativas sí. Sin embargo, la difeología, que es una generalización de la geometría diferencial clásica, sí lo hace y da resultados aproximadamente similares a los de Connes.

También me gustaría añadir que Mathilde Marcolli ha elaborado una explicación del efecto Hall cuántico fraccionario y que ha tomado su punto de partida de Bellisard, van Elst & Schulz-Baldes La geometría no conmutativa del efecto Hall cuántico (1994) y que ella denomina el primer trabajo sobre física en NCG. Demuestran que el campo magnético convierte la zona de Brillioun en un toro no conmutativo.

También ha publicado un libro reciente con Connes, titulado Geometría no conmutativa, campos cuánticos y motivos . Aquí, como dice un crítico de la AMS en 2007:

Así que el gato está fuera de la bolsa. ¿Qué mayor objetivo matemático puede haber para realizar la HR [Hipótesis de Riemann] para los campos de números y la HR para los campos de funciones como dos caras de la misma moneda, siendo los discriminadores, por así decirlo, la geometría algebraica y (o frente a) la geometría no conmutativa? Este es, manifiestamente, un aspecto de la razón de ser de todo el programa de barrido, con un aspecto complementario de la física cuántica en su forma post-Feynman.

¡Qué viaje tan salvaje!

Un eufemismo.

Imagino que esto último es el motivo de otro libro que ha publicado Marcolli, esta vez titulado simplemente Motivos de Feynman .

-4voto

G P S Puntos 1

Aunque aquí hay más de una gran respuesta a esta pregunta, me sorprende que nadie haya señalado el mayor tema (en mi opinión) del trabajo del profesor Connes. Ha reproducido el Modelo Estándar de la física a partir de un trabajo puramente matemático que es digno de los libros de historia. Ha dado una dirección fundamentalmente diferente a nuestra búsqueda de la comprensión del mundo. Esencialmente, (según mi entendimiento), extiende la imagen geométrica de la gravedad dada por Einstein para explicar toda la física como geometría. Y no sólo eso, su mundo geométrico también lleva incorporada la evolución del tiempo. Explica todo esto a partir de la imagen matricial de Heisenberg. Aunque muchos dicen que las imágenes de Heisenberg y de Schrodinger son las mismas, él introduce la noción básica de no conmutatividad con esta mecánica matricial y el principio de incertidumbre. Da todo un nuevo cálculo para realizar la diferenciación e integración, etc. No sé por qué no se habla más de su trabajo.

(Me encantaría que alguien me indicara si estoy equivocado parcial o totalmente porque no soy ni matemático ni físico).

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