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¿Cómo ha afectado la geometría algebraica moderna a otras áreas de las matemáticas?

Tengo un amigo que tiene una fuerte aversión hacia la geometría algebraica en general. Él dice que es porque se trata de polinomios y odia los polinomios. Intento explicarle sobre la geometría algebraica moderna, la teoría de esquemas y especialmente el enfoque relativo, cosas como los espacios algebraicos y las pilas, etc., pero aún así él piensa que suena estúpido. Para mí, este tema es muy atractivo y creo que es una de las teorías más hermosas de las matemáticas, y eso es suficiente para que la ame, pero en nuestra última conversación al respecto, me preguntó cómo la visión moderna de la geometría algebraica ha sido útil o ha dado resultados interesantes en las matemáticas fuera de la propia geometría algebraica. Supongo que como no pude convencerlo de que simplemente estudiarlo era interesante, quería saber por qué más querría estudiarlo si no va a ser un geómetra algebraico. Pero me encontré incapaz de darle una buena respuesta que implicara algo fuera de la geometría algebraica o la teoría de números (que a él le desagrada aún más que los polinomios). A él realmente le gusta la topología algebraica y la teoría de homotopía, y dice que quiere aprender más sobre los enfoques categóricos de la topología algebraica y también está interesado en la geometría diferencial y no conmutativa debido a sus aplicaciones a la física matemática. Sé que recientemente ha habido mucha superposición entre la topología algebraica/teoría de homotopía y la geometría algebraica (teoría de homotopía A1 y similares), y aplicaciones de la geometría algebraica a la teoría de cuerdas/simetría de espejo y la escuela de geometría no conmutativa de Konstevich. Sin embargo, estoy lejos de estar calificado para explicar cualquiera de estas cosas y solo he recogido lo suficiente para saber que serán extremadamente interesantes para mí cuando llegue al punto en el que pueda entenderlos, pero eso no es una respuesta satisfactoria para él. No sé lo suficiente como para explicar realmente cómo la geometría algebraica moderna ha afectado las matemáticas fuera de sí misma y de la teoría de números lo suficiente como para despertar interés en alguien que no lo encuentra intrínsecamente interesante.

Por lo tanto, mis preguntas son específicamente las siguientes:

¿Cómo se explicaría cómo la visión moderna de la geometría algebraica ha afectado o inspirado o de alguna manera ha avanzado en las matemáticas fuera de la geometría algebraica y la teoría de números? ¿Cómo se explicaría por qué la geometría algebraica moderna es útil e interesante para alguien que no está en absoluto interesado en la geometría algebraica clásica o la teoría de números? Específicamente, ¿por qué debería a alguien que quiere aprender topología algebraica moderna/teoría de homotopía importarle o apreciar la geometría algebraica moderna? No estoy seguro si esto debería ser CW o no, así que dime si debería serlo.

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user67275 Puntos 123

Mi ejemplo favorito de esto es la demostración de Stanley de la conjetura de McMullen que caracteriza el número de caras que puede tener un politopo simplicial.

Resumo la demostración a continuación (aunque el artículo de Stanley no es mucho más largo) con el fin de ilustrar hasta qué punto se utiliza la "geometría algebraica moderna":

(1) Construir una variedad torica a partir del politopo dual

(2) Contar puntos sobre un cuerpo finito. Dado que la variedad torica se construye reemplazando cada cara del politopo dual por un toro algebraico de esta dimensión, el número de puntos sobre un cuerpo con $q$ elementos es

$$\sum_{caras} (q-1)^{\mbox{dimensión de la cara}}$$

donde incluimos la cara encerrada "dentro" del politopo

(3) El politopo original siendo simplicial, por lo tanto el politopo dual siendo simple, significa que la variedad torica es racionalmente suave. En particular, su cohomología = su cohomología de intersección

(4) La pureza de la cohomología de intersección, por lo tanto de la cohomología = cohomología de intersección, junto con el recuento de puntos anterior, implica (por las conjeturas de Weil) que la variedad no tiene cohomología impar y que su número de Betti $2i$ es el coeficiente de $q^i$ anterior

(5) La cohomología de intersección cumple la Lefschetz Difícil, dando una condición en este polinomio de Poincaré, que se traduce en una condición en las caras. (polítopos con números de caras arbitrarios que cumplen esta condición ya habían sido construidos.)

Ejemplo: para un polígono, tenemos $$(q-1)^2 + (\#caras)(q-1) + (\#vértices) = q^2 + (\#caras-2) + 1$$ Entonces, según el teorema de Hard Lefschetz, cada polígono de red tiene al menos 3 lados.

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Keltia Puntos 8104

Es poco probable que esto satisfaga al OP, pero el estudio de la dinámica de billares en polígonos tiene mucho que ver con cosas como variaciones de estructuras de Hodge y pendientes de divisores en el espacio de Moduli.

La conexión es a través de curvas de Teichmuller y objetos relacionados.

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Daryl Puntos 41

Mi propio conocimiento de la geometría algebraica todavía no está ni siquiera a nivel de "fiesta de cóctel", pero también me encantaría aprender un poco sobre por qué (y cómo) debería preocuparme por la GA. Pero tengo dos puntos que mencionar aquí.

  1. Lior Pachter y Bernd Sturmfels han editado un libro llamado Estadísticas Algebraicas para Biología Computacional, y en ese libro argumentan cómo el lenguaje de la geometría algebraica ofrece ayuda para abordar problemas en biología computacional + estadísticas.

  2. Otra perspectiva emocionante podría ser ofrecida por el trabajo de Ketan Mulmuley sobre Teoría de la complejidad geométrica, donde Mulmuley está utilizando ideas geométricas algebraicas para abordar el problema P vs NP.

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easycheese Puntos 121

El tamaño de los coeficientes de Fourier de las formas modulares sólo se puede estudiar (hasta ahora) a través del uso de herramientas muy sofisticadas de Geometría Algebraica. Por supuesto, se podría argumentar que las formas modulares son parte de la Teoría de Números, pero no es así como surgieron y aparecen en muchas otras ramas de las matemáticas (como combinatoria o física teórica, por ejemplo).

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Luc Hermitte Puntos 14171

Si estudias teoría de la representación de grupos o álgebras, entonces las variedades de representación son útiles.

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