Geometrické metody teoretické fyziky II

NTMF060

prof. RNDr. Jiří Bičák, DrSc.

prof. RNDr. Pavel Krtouš, Ph.D.

LS 2020: 3/0 Zk

Anotace:

Riemannova geometrie v řeči diferenciálních forem (Cartanovy rovnice struktury, výpočet křivosti), Hodgeova teorie (Hodgeova dekompozice, de Rhamův-Laplaceův operátor, harmoniky), topologické metody (kohomologické a homologické grupy, homotopie, fundamentální grupa, homotopická ekvivalence), Lieovy grupy a algebery (geometrické struktury na Lieových grupách, Lieova algebra grupy, akce grupy na varietě, reprezentace na vektorovém prostoru), fibrované prostory (vektorové bundly, kovariantní derivace), geometrická formalace teorie kalibračních polí, charakteristické třídy (invariantní symetrické polynomy, Chernova-Weilova věta, charakteristické třídy, Eulerova forma), SL(2,C) spinory (vztah spinorů a vektorů, soldering form, fyzikální pole v řeči spinorů).

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

Informace k průběhu přednášky v LS 2020:

Přednáška byla rozvržena v čase středa od 13:10 do 15:30 v posluchárně ÚTF (10. patro v Tróji).

Vzhledem k situaci s nemocí COVID-19 byla od 12. 3. přerušena prezenční výuka. Výuka byla vedena formou zveřejňování záznamů přednášek a doplněna zadaním problémů k procvičení probrané látky. Prezenční výuka byla obnovena v závěru semestru, kdy se konají dvě přednášky. Během května byly též vyhlášený termíny konzultací, jak prezenční, tak distanční.

Rozvrh přednášek, konzultací, záznamy distančních přednášek a doprovodné materiály jsou k dispozici na adrese rozeslané zapsaným studentům emailem.

Sylabus:

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.
Přehled geometrie Lieových grupy a algeber
Lieovy grupy, konstrukce Lieovy algebry, exponenciální zobrazení, Killingova metrika a strukturní konstanty, levo- a pravo-invariantní metrika, míra a kovariantní derivace. Přidružené reprezentace. Akce grupy na varietách, spojité transformace a jejich generátory. Reprezentace na vektorových prostorech.
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, Yang-Millsovo pole. Bundl kalibrační grupy a algebry, kalibrační pole. Akce kalibračního a Yang-Millsových polí. 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.
Riemannova geometrie v řeči diferenciálních forem
Formulace Maxwellových rovnic. Ortonormální báze, Cartanovy rovnice struktury, Ricciho koeficienty, Bianchiho identity. Výpočet tenzoru křivosti, příklad - Vaidyaho metrika.

Literatura: