MM811 - 2° semestre 2014

Teoria de Morse e Conley




Lingua: Português (Inglês se a audiência faz votos)
Creditos: As notas serão baseadas numa palestra (seminário) do estudante no último parte do semestre
Pré-requisitos: veja embaixo

Objetivos:  gerar um bom fundamento para o estudo

  - da homologia de Morse na área de análise global na dimensão infinita
    (curso intencionado 2015-1)



Teoria de Morse e Conley (na dimensão finita)

Nas decadas recentes as implicações de topologia estaram detectados nas muitas áreas da matemática como análise (teoria de Morse) e EDP's elíticas e parabolicas (e.g. homologia de Floer e homologia de Morse para o fluxo de calor), mesmo na física teorética (e.g. efeito de Hall quántica).

A ferramenta chave a quantificar estes implicações é a teoria de homologia. O primeiro destino deste curso é construir os grupos de homologia de Morse associado a um sistema dinâmico hiperbólico de tipo gradiente numa variedade fechada. Como Corolario vamos obter as famosas desigualdades de Morse. Nas primeiras semanas vamos dar uma introdução aos sistemas dinâmicos hiperbólicos e vamos disponibilizar as ferramentas fundamentais como o Teorema de Grobman-Hartman e o λ-Lema de Palis.

No segundo parte estudamos a teoria de Conley de conjuntos isolados invariantes. Esta teoria vive no contexto mais geral dos sistemas dinâmicos contínuos. Do interesse especial será o artigo recente de Rot e Vandervorst que descreve o índice de Conley de um conjunto isolado invariante nos termos da homologia de Morse.

Este curso é intenta ser a base para um curso subsequente sobre a construção de homologia de Morse associado a um sistema dinâmica hiperbólica de dimensão infinita gerado por uma EDP parabólica semi-linear e chamado o fluxo de calor. Os pontos fixos deste fluxo correspondem às geodésicas de uma variedade Riemanniana. Nas outras palavras, o curso subseguinte

  2015-1  Homologia de Morse para o fluxo de calor

lidará a minha area de pesquisa presente. Acho que neste contexto o recém descuberto backward λ-Lemma poderia ser fonte de projetos interessantes de mestrado ou doutorado. 


Introduction to (finite dimensional) Morse and Conley theory

In recent decades the implications of topology were detected in many areas of mathematics -- such as analysis (Morse theory) and elliptic and parabolic PDE's (e.g. Floer homology and Morse homology for the heat flow) -- and theoretical physics (e.g. quantum Hall effect),  just to name a few.

A key tool to quantify these implications is homology theory. The first goal of this course is to construct Morse homology groups associated to a hyperbolic gradient dynamical system on a closed manifold. As a Corollary we obtain the famous Morse inequalities. During the first weeks we will give an introduction to hyperbolic dynamics and provide fundamental tools such as the Grobman-Hartman Theorem and Palis' λ-Lemma.

In the second part we study Conley's theory of isolated invariant sets. This theory lives in the far more general context of continuous dynamical systems - as opposed to hyperbolic ones. Of particular interest will be the recent paper of Rot and Vandervorst which describes the Conley index of isolated invariant sets in terms of Morse homology.

Last, not least, this course is designed to be the base for a subsequent lecture course on Morse homology associated to an infinite dimensional hyperbolic dynamical system generated by a semi-linear parabolic PDE called the heat flow. In other words, the follow-up course

  2015-1  Morse homology for the heat flow

leads to the area of my current research. I believe that the recently discovered backward λ-Lemma will be the source of interesting masters and PhD projects.



Ementa

I. Sistemas dinâmicos hiperbólicos
campo de vetores, fluxo gradiente, ponto fixo hiperbólico, variedade in/e/stavel, orientações, λ-Lema, linearização do fluxo, Teorema de Grobman-Hartman, estabilidade estrutural
II. Teoria de Morse
funções de Morse, pontos críticos, índice de Morse, grupos de cadeias de Morse, o operador bordo, homologia de Morse, homotopias de cadeias e homotopias delas, filtrações celulares, isomorfismo à homologia singular usando homologia celular, desigualdades de Morse
III. Teoria de Conley
conjuntos invariantes isolados, continuação, pares índice de Conley, índice de Conley, 'attractors' e 'repellers', funções des Lyapunov, decomposições de Morse, homologia de Morse-Conley-Floer


Bibliografia

Sistemas dinâmicos hiperbólicos
Teoria de Morse
Teoria de Conley


Pré-requisitos

mínima
  1. Álgebra linear
  2. (Introdução à) Análise do R^n

recomendável: ter idea de
  1. Variedades
  2. Homologia

Joa Weber
IMECC UNICAMP


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