Θεωρία εμφυλλώσεων και γεωμετρική ολοκληρωσιμότητα : αλγεβρική και τοπολογική άποψη

• Κύριος συγγραφέας: Κάτσιος, Κωνσταντίνος
• Άλλοι συγγραφείς: Πνευματικός, Σπυρίδων
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2015
• Θέματα: Θεωρία εμφυλλώσεων; Γεωμετρική ολοκληρωσιμότητα; Εμφύλλωση Reeb; Foliations; Integrability; Reeb foliation; 514.72

Στο πρώτο κεφάλαιο της εργασίας, παρουσιάζεται το πιο απλό παράδειγμα εμφύλλωσης και στη συνέχεια δίνεται ο ορισμός μιας εμφυλλωμένης πολλαπλότητας, υπό δύο διαφορετικές σκοπιές. Ο ορισμός συμπληρώνεται με τον σχολιασμό της τοπολογίας των φύλλων της εμφύλλωσης, δίνοντας το τοπολογικό πλαίσιο της πολλαπλότητας για τον ορισμό του κανονικού εμφυλλωμένου άτλαντα. Η εισαγωγή στη Θεωρία Εμφυλλώσεων ολοκληρώνεται με μία σειρά παραδειγμάτων εμφυλλώσεων, με επικεντρωμένο το ενδιαφέρον στην εμφύλλωση του Reeb και στην προσανατολισμένη εμφύλλωση του Seifert. Στο δεύτερο κεφάλαιο, συνδέεται η έννοια της γεωμετρικής ολοκληρωσιμότητας με την Θεωρία των Εμφυλλώσεων, μέσω του κλασικού θεωρήματος του Frobenius. Τα φύλλα της εμφύλλωσης του χώρου των φάσεων αποτελούν το γεωμετρικό πρότυπο επίλυσης δυναμικών συστημάτων, ως πρώτα ολοκληρώματα. Το κλασικό θεώρημα του Frobenius έδωσε τις αναγκαίες και ικανές συνθήκες ώστε η θεωρούμενη κατανομή να αποτελεί τον εφαπτόμενο χώρο της εμφύλλωσης. Το θεώρημα Frobenius δίνεται και αποδεικνύεται με πέντε ισοδύναμες εκδοχές. Μία από αυτές είναι η αλγεβρική εκδοχή, όπου τα πρώτα ολοκληρώματα καθορίζονται από τους γεννήτορες του ιδεώδους της εξωτερικής άλγεβρας, επιλύoντας τις εξισώσεις Pfaff. Οι παραγόμενες μορφές μέσω της εξωτερικής διαφόρισης των γεννητόρων του ιδεώδους, στην περίπτωση που ικανοποιούν τη συνθήκη ολοκληρωσιμότητας, συγκροτούν στο module των διαφορικών μορφών το διαφορικό ιδεώδες. Ακόμα, γίνεται αναφορά στο Λήμμα του Poincaré, που δίνει τις προϋποθέσεις για την ύπαρξη πρώτων ολοκληρωμάτων, στην περίπτωση απλά συνεκτικών πολλαπλοτήτων, και στην εύρεση ολοκληρωτικού παράγοντα. Στο τρίτο και τελευταίο κεφάλαιο, ως εφαρμογή στη Θεωρία Εμφυλλώσεων, αποδεικνύεται η ύπαρξη φύλλων μέσα στο σύνολο προσβασιμότητας, που καθορίζεται από το εκάστοτε σύστημα ελέγχου. Πρόκειται για το θεώρημα που δόθηκε τη δεκαετία του 70 από τον Sussmann. Ορίζοντας τη Lie άλγεβρα των κατανομών η οποία δημιουργείται από τις επαναλαμβανόμενες αγκύλες Lie. Στα πλαίσια αυτής ελέγχεται η συμπεριφορά των κατανομών, οι οποίες διαχωρίζονται σε ολοκληρώσιμες και bracket generating. Οι τελευταίες παράγουν τον εφαπτόμενο χώρο της πολλαπλότητας και αποτελούν βασική προϋπόθεση για να εφοδιαστεί η πολλαπλότητα με μια υπο-Riemannian δομή. Με αυτή τη δομή ορίζεται η υπο-Riemannian απόσταση από την οποία φτιάχνεται η βάση μιας τοπολογίας που συμπίπτει με τη φυσική τοπολογία της πολλαπλότητας. Σε αυτήν την τοπολογία ορίζονται τα φύλλα του συνόλου προσβασιμότητας. Επιπλέον, δίνεται μια απάντηση και στο πρόβλημα της ελεγξιμότητας, που διαπραγματεύεται η Θεωρία Ελέγχου. Τέλος, γίνεται αναφορά στις γεωδαισιακές εξισώσεις, όπως αυτές ορίζονται στο συνεφαπτόμενο ινώδες των τετραγωνικών μορφών, με χαρακτηριστικό παράδειγμα τις γεωδαισιακές που προκύπτουν από την ομάδα του Heisenberg.