Resurgence and Quantization (6/6)

Cours des Professeurs permanents de l'IHES

 

There are two canonical « quantizations'' of symplectic manifolds:

begin{itemize}

item Deformation quantization, associating with any ($C^infty$, analytic, algebraic over field of characteristic zero)

symplectic manifold $(M,omega)$ a sheaf of catgeories, which is locally equivalent to categories of modules over quantized algebras

$mathcal{O}_M[[hbar]]$ where the « Planck constant'' $hbar$ is formal parameter.

item Fukaya category $mathcal{F}(M,omega)$ associated to a emph{real} $C^infty$ symplectic manifold,

with the morphism space between objects corrsponding to Lagrangian subvarieties $L_1,L_2subset M$ given by Floer homology $HF(L_1,L_2)$.

This is an $A_infty$-category (an analog of triangulated category) linear over the Novikov field consisting of formal sums

[c_1 e^{-frac{A_1}{hbar}}+ c_2 e^{-frac{A_2}{hbar}}+dots, quad text{ where } c_iin mathbb{Q},A_iin mathbb{R},lim_i A_i=+infty]

end{itemize}

The goal of my course is to unify these two quantizations, proposing the following conjecture, a generalization of Riemann-Hilbert correspondence (joint work with Y.Soibelman):

 

{it For a symplectic algebraic variety $(M,omega)$ over $mathbb{C}$ together with an approriate data at infinity, the formal deformation quantization gives an analytic in $hbar$ family of categories of holonomic modules over the quantized space, and this family of categories for $hbarne 0$ is equivalent

to the Fukaya category of $M$ considerd as a $C^infty$ manifold, endowed with the symplectic form $Re(omega/hbar)$

and $B$-field $Im(omega/hbar)$.}

 

 

The general construction is a mixture of Fukaya categories, deformation quantization and of wall-crossing formalism.

As a corollary we obtain

the resurgence properties of WKB solutions, conjectured long time ago. Exponentially small corrections coming from pseudo-holomorphic discs, upgrade a divergent formal power series in $hbar$ to a holomorphic function.

 

Liouville conformal field theory and the DOZZ formula (1/4)

Liouville conformal field theory (LCFT hereafter), introduced by Polyakov in his 1981 seminal work "Quantum geometry of bosonic strings", can be seen as a random version of the theory of Riemann surfaces. LCFT appears in Polyakov's work as a 2d version of the Feynman path integral with an exponential interaction term. Since then, LCFT has emerged in a wide variety of contexts in the physics literature and in particular recently in relation with 4d supersymmetric gauge theories (via the AGT conjecture). 

 

A major issue in theoretical physics was to solve the theory, namely compute the correlation functions. In this direction, an intriguing formula for the three point correlations of LCFT was proposed in the middle of the 90's by Dorn-Otto and Zamolodchikov-Zamolodchikov, the celebrated DOZZ formula. 

 

The purpose of the course is twofold (based on joint works with F. David, A. Kupiainen and R. Rhodes). First, I will present a rigorous probabilistic construction of Polyakov's path integral formulation of LCFT. The construction is based on the Gaussian Free Field. Second, I will show that the three point correlation functions of the probabilistic construction indeed satisfy the DOZZ formula. This establishes an explicit link between probability theory (or statistical physics) and the so-called conformal bootstrap approach of LCFT.

Liouville conformal field theory and the DOZZ formula (2/4)

Liouville conformal field theory (LCFT hereafter), introduced by Polyakov in his 1981 seminal work "Quantum geometry of bosonic strings", can be seen as a random version of the theory of Riemann surfaces. LCFT appears in Polyakov's work as a 2d version of the Feynman path integral with an exponential interaction term. Since then, LCFT has emerged in a wide variety of contexts in the physics literature and in particular recently in relation with 4d supersymmetric gauge theories (via the AGT conjecture).

 

cA major issue in theoretical physics was to solve the theory, namely compute the correlation functions. In this direction, an intriguing formula for the three point correlations of LCFT was proposed in the middle of the 90's by Dorn-Otto and Zamolodchikov-Zamolodchikov, the celebrated DOZZ formula.

 

The purpose of the course is twofold (based on joint works with F. David, A. Kupiainen and R. Rhodes). First, I will present a rigorous probabilistic construction of Polyakov's path integral formulation of LCFT. The construction is based on the Gaussian Free Field. Second, I will show that the three point correlation functions of the probabilistic construction indeed satisfy the DOZZ formula. This establishes an explicit link between probability theory (or statistical physics) and the so-called conformal bootstrap approach of LCFT.

Liouville conformal field theory and the DOZZ formula (3/4)

Liouville conformal field theory (LCFT hereafter), introduced by Polyakov in his 1981 seminal work "Quantum geometry of bosonic strings", can be seen as a random version of the theory of Riemann surfaces. LCFT appears in Polyakov's work as a 2d version of the Feynman path integral with an exponential interaction term. Since then, LCFT has emerged in a wide variety of contexts in the physics literature and in particular recently in relation with 4d supersymmetric gauge theories (via the AGT conjecture).

 

A major issue in theoretical physics was to solve the theory, namely compute the correlation functions. In this direction, an intriguing formula for the three point correlations of LCFT was proposed in the middle of the 90's by Dorn-Otto and Zamolodchikov-Zamolodchikov, the celebrated DOZZ formula.

 

The purpose of the course is twofold (based on joint works with F. David, A. Kupiainen and R. Rhodes). First, I will present a rigorous probabilistic construction of Polyakov's path integral formulation of LCFT. The construction is based on the Gaussian Free Field. Second, I will show that the three point correlation functions of the probabilistic construction indeed satisfy the DOZZ formula. This establishes an explicit link between probability theory (or statistical physics) and the so-called conformal bootstrap approach of LCFT.

Le modèle d’Ising en dimension d (1/4)

Ce cours s'intéresse à la transition de phase du modèle d'Ising sur le réseau Zd et à son comportement critique. Nous montrerons qu'en dimensions quatre et plus, le modèle se comporte comme en champ moyen. Nous prouverons également l'invariance conforme du modèle en dimension deux. Enfin, nous complèterons cette étude par quelques résultats partiels et questions ouvertes sur le modèle d'Ising en dimension trois. L'étude combine des arguments géométriques avec une représentation, appelée représentation en courants aléatoires, introduite dans les années quatre-vingt par Michael Aizenman.

Le modèle d’Ising en dimension d (3/4)

Ce cours s'intéresse à la transition de phase du modèle d'Ising sur le réseau Zd et à son comportement critique. Nous montrerons qu'en dimensions quatre et plus, le modèle se comporte comme en champ moyen. Nous prouverons également l'invariance conforme du modèle en dimension deux. Enfin, nous complèterons cette étude par quelques résultats partiels et questions ouvertes sur le modèle d'Ising en dimension trois. L'étude combine des arguments géométriques avec une représentation, appelée représentation en courants aléatoires, introduite dans les années quatre-vingt par Michael Aizenman.

Le modèle d’Ising en dimension d (4/4)

Ce cours s'intéresse à la transition de phase du modèle d'Ising sur le réseau Zd et à son comportement critique. Nous montrerons qu'en dimensions quatre et plus, le modèle se comporte comme en champ moyen. Nous prouverons également l'invariance conforme du modèle en dimension deux. Enfin, nous complèterons cette étude par quelques résultats partiels et questions ouvertes sur le modèle d'Ising en dimension trois. L'étude combine des arguments géométriques avec une représentation, appelée représentation en courants aléatoires, introduite dans les années quatre-vingt par Michael Aizenman.

La conjecture d’André-Oort (1/4)

Les variétés de Shimura sont des objets centraux de la géométrie arithmétique. Du point de vue de la géométrie analytique complexe elles apparaissent comme des quotients d'espaces symétriques hermitiens par des réseaux arithmétiques. L'exemple clef est l'espace de modules Ag des variétés abéliennes principalement polarisées de dimension g qui est une généralisation de la courbe modulaire. Les variétés de Shimura sont munis d'un ensemble très riche de points spéciaux et de sous-variétés spéciales de dimension positive qui s'interprètent soit comme sous-espaces localement symétriques hermitiens, soit comme le lieu de l'espace de modules paramétrant des objets ayant des symétries supplémentaires soit du point de vue de la géométrie Riemannienne comme les sous-variétés totalement géodésiques. Nous développerons systématiquement dans le cours l'idée que les sous-variétés spéciales sont aussi les variétés "bi-algébriques" dont l'image inverse dans le revêtement universel est algébrique en un sens que l'on précisera. Pour les points spéciaux il s'agit d'une généralisation du fait classique concernant la courbe modulaire que si z dans le demi plan de Poincaré à la propriété que z et j(z) sont algébriques alors z est quadratique imaginaire.

Une conséquence simple des définitions est que les points spéciaux sont denses dans les sous-variétés spéciales. Yves André (1989) motivé par des questions de transcendance et Frans Oort (1995) intéressé par des propriétés du lieu jacobien dans Ag ont conjecturé que cette propriété caractérisait les sous-variétés spéciales. La conjecture d'André-Oort est aussi un analogue hyperbolique de la conjecture de Manin-Mumford pour les variétés abéliennes démontrée par Raynaud.

Une intense activité autour de la conjecture a eu lieu depuis lors. Une première série de travaux initiée par Edixhoven a abouti à une preuve de la conjecture sous l'hypothèse de Riemann généralisée par Klingler, Yafaev et moi-même. Plus récemment une méthode initiée par Pila et Zannier mélangeant des idées d'o-minimalité, de transcendance fonctionnelle et de théorie de Galois ont abouti, grâce aux efforts de nombreux auteurs, à une preuve inconditionnelle de la conjecture d'André-Oort pour Ag . Le cours fera le point sur les différents ingrédients qui interviennent dans cette preuve.

La conjecture d’André-Oort (2/4)

Les variétés de Shimura sont des objets centraux de la géométrie arithmétique. Du point de vue de la géométrie analytique complexe elles apparaissent comme des quotients d'espaces symétriques hermitiens par des réseaux arithmétiques. L'exemple clef est l'espace de modules Ag des variétés abéliennes principalement polarisées de dimension g qui est une généralisation de la courbe modulaire. Les variétés de Shimura sont munis d'un ensemble très riche de points spéciaux et de sous-variétés spéciales de dimension positive qui s'interprètent soit comme sous-espaces localement symétriques hermitiens, soit comme le lieu de l'espace de modules paramétrant des objets ayant des symétries supplémentaires soit du point de vue de la géométrie Riemannienne comme les sous-variétés totalement géodésiques. Nous développerons systématiquement dans le cours l'idée que les sous-variétés spéciales sont aussi les variétés "bi-algébriques" dont l'image inverse dans le revêtement universel est algébrique en un sens que l'on précisera. Pour les points spéciaux il s'agit d'une généralisation du fait classique concernant la courbe modulaire que si z dans le demi plan de Poincaré à la propriété que z et j(z) sont algébriques alors z est quadratique imaginaire.

Une conséquence simple des définitions est que les points spéciaux sont denses dans les sous-variétés spéciales. Yves André (1989) motivé par des questions de transcendance et Frans Oort (1995) intéressé par des propriétés du lieu jacobien dans Ag ont conjecturé que cette propriété caractérisait les sous-variétés spéciales. La conjecture d'André-Oort est aussi un analogue hyperbolique de la conjecture de Manin-Mumford pour les variétés abéliennes démontrée par Raynaud.

Une intense activité autour de la conjecture a eu lieu depuis lors. Une première série de travaux initiée par Edixhoven a abouti à une preuve de la conjecture sous l'hypothèse de Riemann généralisée par Klingler, Yafaev et moi-même. Plus récemment une méthode initiée par Pila et Zannier mélangeant des idées d'o-minimalité, de transcendance fonctionnelle et de théorie de Galois ont abouti, grâce aux efforts de nombreux auteurs, à une preuve inconditionnelle de la conjecture d'André-Oort pour Ag . Le cours fera le point sur les différents ingrédients qui interviennent dans cette preuve.

La conjecture d’André-Oort (3/4)

Les variétés de Shimura sont des objets centraux de la géométrie arithmétique. Du point de vue de la géométrie analytique complexe elles apparaissent comme des quotients d'espaces symétriques hermitiens par des réseaux arithmétiques. L'exemple clef est l'espace de modules Ag des variétés abéliennes principalement polarisées de dimension g qui est une généralisation de la courbe modulaire. Les variétés de Shimura sont munis d'un ensemble très riche de points spéciaux et de sous-variétés spéciales de dimension positive qui s'interprètent soit comme sous-espaces localement symétriques hermitiens, soit comme le lieu de l'espace de modules paramétrant des objets ayant des symétries supplémentaires soit du point de vue de la géométrie Riemannienne comme les sous-variétés totalement géodésiques. Nous développerons systématiquement dans le cours l'idée que les sous-variétés spéciales sont aussi les variétés "bi-algébriques" dont l'image inverse dans le revêtement universel est algébrique en un sens que l'on précisera. Pour les points spéciaux il s'agit d'une généralisation du fait classique concernant la courbe modulaire que si z dans le demi plan de Poincaré à la propriété que z et j(z) sont algébriques alors z est quadratique imaginaire.

Une conséquence simple des définitions est que les points spéciaux sont denses dans les sous-variétés spéciales. Yves André (1989) motivé par des questions de transcendance et Frans Oort (1995) intéressé par des propriétés du lieu jacobien dans Ag ont conjecturé que cette propriété caractérisait les sous-variétés spéciales. La conjecture d'André-Oort est aussi un analogue hyperbolique de la conjecture de Manin-Mumford pour les variétés abéliennes démontrée par Raynaud.

Une intense activité autour de la conjecture a eu lieu depuis lors. Une première série de travaux initiée par Edixhoven a abouti à une preuve de la conjecture sous l'hypothèse de Riemann généralisée par Klingler, Yafaev et moi-même. Plus récemment une méthode initiée par Pila et Zannier mélangeant des idées d'o-minimalité, de transcendance fonctionnelle et de théorie de Galois ont abouti, grâce aux efforts de nombreux auteurs, à une preuve inconditionnelle de la conjecture d'André-Oort pour Ag . Le cours fera le point sur les différents ingrédients qui interviennent dans cette preuve.

La conjecture d’André-Oort (4/4)

Les variétés de Shimura sont des objets centraux de la géométrie arithmétique. Du point de vue de la géométrie analytique complexe elles apparaissent comme des quotients d'espaces symétriques hermitiens par des réseaux arithmétiques. L'exemple clef est l'espace de modules Ag des variétés abéliennes principalement polarisées de dimension g qui est une généralisation de la courbe modulaire. Les variétés de Shimura sont munis d'un ensemble très riche de points spéciaux et de sous-variétés spéciales de dimension positive qui s'interprètent soit comme sous-espaces localement symétriques hermitiens, soit comme le lieu de l'espace de modules paramétrant des objets ayant des symétries supplémentaires soit du point de vue de la géométrie Riemannienne comme les sous-variétés totalement géodésiques. Nous développerons systématiquement dans le cours l'idée que les sous-variétés spéciales sont aussi les variétés "bi-algébriques" dont l'image inverse dans le revêtement universel est algébrique en un sens que l'on précisera. Pour les points spéciaux il s'agit d'une généralisation du fait classique concernant la courbe modulaire que si z dans le demi plan de Poincaré à la propriété que z et j(z) sont algébriques alors z est quadratique imaginaire.

Une conséquence simple des définitions est que les points spéciaux sont denses dans les sous-variétés spéciales. Yves André (1989) motivé par des questions de transcendance et Frans Oort (1995) intéressé par des propriétés du lieu jacobien dans Ag ont conjecturé que cette propriété caractérisait les sous-variétés spéciales. La conjecture d'André-Oort est aussi un analogue hyperbolique de la conjecture de Manin-Mumford pour les variétés abéliennes démontrée par Raynaud.

Une intense activité autour de la conjecture a eu lieu depuis lors. Une première série de travaux initiée par Edixhoven a abouti à une preuve de la conjecture sous l'hypothèse de Riemann généralisée par Klingler, Yafaev et moi-même. Plus récemment une méthode initiée par Pila et Zannier mélangeant des idées d'o-minimalité, de transcendance fonctionnelle et de théorie de Galois ont abouti, grâce aux efforts de nombreux auteurs, à une preuve inconditionnelle de la conjecture d'André-Oort pour Ag . Le cours fera le point sur les différents ingrédients qui interviennent dans cette preuve.

Gravitational Waves and Binary Systems (Ondes gravitationnelles et systèmes binaires) (1/4)

This crash course will review the theory of the generation of gravitational waves, as well as the theory of the motion and radiation of the premier expected source for gravitational wave interferometric detectors: binary systems.