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La
géométrie
symplectique est une branche de la géométrie différentielle qui
étudie les structures symplectiques sur les variétés différentielles.
Elle tire son nom du terme "forme symplectique", une forme différentielle
non dégénérée d'ordre 2. La géométrie symplectique intervient en
théorie des champs et en physique mathématique, où elle sous-tend la
formulation des théories des champs quantiques et des modèles intégrables.
La théorie de Floer, qui est un outil important en topologie symplectique,
utilise des techniques de géométrie symplectique pour étudier les propriétés
topologiques des variétés symplectiques et leurs transformations. Les
algorithmes symplectiques sont utilisés en ingénierie pour simuler efficacement
le mouvement de particules et d'objets dans des systèmes physiques complexes.
Forme
symplectique.
Une forme symplectique
ω sur une variété différentielle M est une forme différentielle fermée
et non dégénérée d'ordre 2, c'est-à -dire que pour tout point p
M, ωp​ est une forme bilinéaire antisymétrique
et non singulière sur l'espace tangent TpM.
Mathématiquement,
ω satisfait dω = 0 (forme fermée) et pour tout vecteur tangent v
TpMv, ωp(v,.) est non nul si
v ≠0 ( forme non dégénérée). Une variété symplectique est une
paire (M,ω) où M est une variété différentielle et ω est une forme
symplectique sur M. L'exemple canonique est l'espace cotangent T
Q d'une variété Q, où la forme symplectique naturelle est définie localement
comme ∑idpi∧dqi​.
Une transformation symplectique ϕ : (M,ω) → (M,ω) est une transformation
différentielle qui préserve la forme symplectique, c'est-à -dire ϕ*ω
= ω.
Ces transformations
incluent les difféomorphismes qui préservent la structure symplectique
et forment un groupe, souvent appelé le groupe
symplectique. La cohomologie symplectique
est une version adaptée de la cohomologie de de Rham pour les variétés
symplectiques. Elle utilise la forme symplectique pour définir des opérations
de différentiation et d'intégration adaptées à cette structure géométrique
particulière. En mécanique, la géométrie symplectique fournit un cadre
mathématique pour la formulation des lois de conservation, des équations
de Hamilton et des trajectoires dans les espaces phase.
Structure
symplectique.
Une structure symplectique
est l'ensemble des données d'une variété différentielle M munie d'une
forme symplectique ω. Autrement dit, une structure symplectique désigne
une variété équipée d'une forme symplectique. Cela signifie qu'on ne
parle pas simplement de la forme ω en elle-même, mais de la paire (M,ω),
où MMM est une variété différentielle et ω une forme symplectique
définie sur M. |
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