Geometrické metody teoretické fyziky II

NTMF060

prof. RNDr. Pavel Krtouš, Ph.D.

Mgr. Ivan Kolář, Ph.D.

LS: 3/0 Zk

Anotace:

Geometrie Lieových grup a algeber (geometrické struktury na Lieových grupách, Lieova algebra grupy, akce grupy na varietě, reprezentace na vektorovém prostoru). Hodgeova teorie (Hodgeova dekompozice, de Rhamův-Laplaceův operátor, harmoniky), topologické metody (kohomologické a homologické grupy, homotopie, fundamentální grupa, homotopická ekvivalence, Poincarého lemma). Fibrované prostory (vektorové bundly, kovariantní derivace), geometrická formalace teorie kalibračních polí (vnitřní stupně volnosti, akce a rovnice pohybu), charakteristické třídy (invariantní symetrické polynomy, Chernova-Weilova věta, charakteristické třídy, Eulerova forma). Rozštěpení křivosti na podvaritách (první a druhá fundamentální forma, ortogonální projekce křivosti, Gaussova, Weingartenova a Codazziho–Mainardiho rovnice, vnější křivost nadploch, Gaussova Theorema Egregium pro plochy).

Předpokládají se základní znalosti z diferenciální geometrie v rozsahu přednášky NTMF059, na kterou tento předmět volně navazuje.

Informace k průběhu přednášky v LS 2024:

Kurz je rozvržen ve středu od 14:00 do 16:20 v posluchárně T1.

Výuka v letním semestru 2024 probíhá v českém a angliském jazyce. Partie přednášené v češtině mají záznam v anglickém jazyce dostupný pro zapsané studenty.

Přednášky se konají prezenčně. Nově přednášené partie budou nahrávány. Spolu se záznamy z předchozích let budou tak zapsaným studentům k dispozici záznamy všech přednášených témat v angličtině a většina i v češtině.

Sylabus:

Přehled geometrie Lieových grupy a algeber
Lieovy grupy, konstrukce Lieovy algebry, exponenciální zobrazení, Killingova metrika a strukturní konstanty, levo- a pravo-invariantní metrika, míra, kovariantní derivace. Přidružené reprezentace. Akce grupy na varietách, spojité transformace a jejich generátory. Reprezentace na vektorových prostorech.
Hodgeova teorie
Skalární součin na prostoru forem, Hodgeho duál, koderivace, de Rhamův-Laplaceův a Beltrami-Laplaceův operátor, Hodgeova dekompozice, potenciál a kopotenciál, harmoniky a kohomologie.
Topologické metody
Kohomologické a homologické grupy, homotopie, fundamentální grupa, homotopická ekvivalence, homotopický operátor, kontrahovatelnost a Poincareho lema.
Fibrované prostory
Fibrované prostory, vektorové bundly a geometrie na nich, kovariantní derivace, vektorový potenciál a křivost, kalibrační symetrie, objekty na lokální Lieovy algebře.
Geometrická formulace kalibračních polí
Vnitřní stupně volnosti a jejich reprezentace pomocí vektorových bundlů. Kalibrační symetrie. Bundl kalibrační grupy a algebry, kalibrační a Yang-Millsovo pole. Akce a pohybové rovnice. Elektromagnetické a nabitá pole.
Charakteristické třídy
Invariantní symetrické polynomy v křivosti, Chernova-Weilova věta, charakteristické třídy, Chernovy třídy a charakteristiky, Pontrjaginovy třídy, Eulerova forma, integrální charakteristiky.
Rozštěpení křivosti na podvaritách
První a druhá fundamentální forma, ortogonální projekce křivosti, Gaussova, Weingartenova a Codazziho–Mainardiho rovnice. Vnější křivost nadploch. Časový tok komplementární k nadploše. Gaussova Theorema Egregium pro dvoudimenzionální plochy.

Literatura: