Η μελέτη συνήθων διαφορικών εξισώσεων συχνά χρησιμοποιεί μεθόδους γνωστές από την κλασική Μηχανική. Η πιο γνωστή από αυτές ϕέρει το όνομα του εμπνευστή της, του Ιρλανδού Sir William Rowan Hamilton (1805 - 1865), κι αποτελεί μία μαθηματικά πλήρη ϑεωρία για τα λεγόμενα συστήματα Hamilton. Πρόσφατα, όμως, δομές τύπου Hamilton άρχισαν να μελετώνται και σε συστήματα μερικών διαφορικών εξισώσεων, συγκεκριμένα εξισώσεων εξέλιξης. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η ανάπτυξη της ϑεωρίας Hamilton για τα συστήματα αυτά και ιδιαίτερα για τις περιπτώσεις εκείνες που εμφανίζουν ολοκληρωσιμότητα. Η γραμμή που ϑα ακολουθήσουμε έχει ως κύριο οδηγό τις συμμετρίες των διαφορικών εξισώσεων, ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο για την επίλυση οποιασδήποτε διαφορικής εξίσωσης, που πρώτος ανέδειξε ο Νορβηγός Marius Sophus Lie (1842 - 1899). Στο πρώτο κεφάλαιο λοιπόν γίνεται μία εισαγωγή στην ϑεωρία των (γεωμετρικών) συμμετριών, ενώ επίσης παρουσιάζονται τρόποι επίλυσης και γενικότερα αντιμετώπισης ξεχωριστά συνήθων και μερικών διαφορικών εξισώσεων με την χρήση των ομάδων συμμετρίας τους. Το δεύτερο κεφάλαιο ϕιλοδοξεί να αναδείξει την αντιστοιχία μεταξύ των συμμετριών ενός συστήματος διαφορικών εξισώσεων και των νόμων διατήρησης στους οποίους υπακούει το ϕυσικό σύστημα που περιγράφουν. Αυτό είναι και το περιεχόμενο του ϑεωρήματος που διατύπωσε η Γερμανίδα Amalie Emmy Noether (1882 - 1935), το οποίο ισχύει και στην ειδική περίπτωση των συστημάτων Hamilton. Το πρώτο, λοιπόν, ϐήμα προς αυτήν την κατεύθυνση είναι η επέκταση της έννοιας της συμμετρίας στις λεγόμενες γενικευμένες συμμετρίες, με ιδιαίτερη έμφαση στις εξισώσεις εξέλιξης. Το δεύτερο είναι ουσιαστικά μια μικρή εισαγωγή στην ϑεωρία μεταβολών, απαραίτητη όμως και για τα επόμενα κεφάλαια. Την γνωστή ϑεωρία Hamilton για πεπερασμένα συστήματα, συστήματα δηλαδή συνήθων διαϕορικών εξισώσεων πραγματεύεται το τρίτο κεφάλαιο. Σκοπός του κεφαλαίου αυτού δεν είναι η πλήρης περιγραφή της ϑεωρίας, αλλά η διατύπωση των εννοιών εκείνων που μπορούν να γενικευτούν και στην περίπτωση των απειροδιάστατων συστημάτων. Για τον λόγο αυτό έχει προτιμηθεί η κάπως πιο αφηρημένη και σίγουρα όχι τόσο συνηθισμένη περιγραφή στο πλαίσιο της γεωμετρίας Poisson. Αντιμετωπίζοντας τις συμπλεκτικές δομές, οι οποίες επικρατούν στην ϐιβλιογραφία, ως μια υποπερίπτωση των γενικότερων δομών Poisson, έχουμε ουσιαστικά αποφύγει τελείως την χρήση διαφορικών μορφών, στρέφοντας περισσότερο την προσοχή στις ομάδες συμμετρίας Hamilton, μία έννοια-κλειδί για την ολοκληρωσιμότητα των συστημάτων αυτών. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζουμε το κεντρικό ϑέμα αυτής της εργασίας, δηλαδή τη ϑεωρία Hamilton για απειροδιάστατα συστήματα εξισώσεων εξέλιξης, και ειδικότερα την ολοκληρωσιμότητα τους. Τα ϐασικά μας εργαλεία είναι αυτά που παρουσιάστηκαν νωρίτερα, δηλαδή οι (γενικευμένες) συμμετρίες και οι νόμοι διατήρησης από την μια, και τα διανυσματικά πεδία Hamilton από την άλλη που μας επιτρέπουν την μεταξύ τους αντιστοιχία. Με ϐάση αυτά τα εργαλεία ϐλέπουμε πως η μελέτη πολλών μερικών διαφορικών εξισώσεων ϑυμίζει εκείνων των κλασικών συστημάτων Hamilton της Μηχανικής. Στην παραπάνω αντιστοιχία ϐασίζεται και η έννοια των δι-Χαμιλτονικών συστημάτων, την οποία μελετάμε στο πέμπτο κεφάλαιο. Μέσα από το παράδειγμα της εξίσωσης Korteweg-de Vries αναδεικνύονται τα πλεονεκτήματα της εύρεσης δύο διαφορετικών, ανεξάρτητων εκφράσεων Hamilton, που οδηγούν στην κατασκευή άπειρων συμμετριών ή ακόμα και νόμων διατήρησης. Η διπλή αυτή δομή Hamilton των απειροδιάστατων συστημάτων συνδέεται, όπως ϑα δούμε, με την ολοκληρωσιμότητα είτε με την έννοια του Liouville, είτε με διάφορα άλλα κριτήρια. Γνωστά παραδείγματα παραθέτονται, πέρα από την KdV, όπως η εξίσωση Schroedinger, η modified KdV, κι άλλες μη γραμμικές κυματικές εξισώσεις. Στο έκτο και τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζουμε την περίπτωση, όπου ένα σύστημα επιδέχεται πολλαπλή δομή Hamilton. Τέτοιου είδους συστήματα μας επιτρέπουν να δούμε προϋπάρχουσες έννοιες από την ϑεωρία Hamilton, αλλά κι όχι μόνο, κάτω από μία άλλη σκοπιά. Γι΄ αυτό κι έχουν απασχολήσει την σύγχρονη ϐιβλιογραφία, πάνω στην οποία κάνουμε μία σύντομη επισκόπηση, τόσο στο κομμάτι εκείνο που ασχολείται με τις πρόσφατες εξελίξεις της ϑεωρίας Hamilton, όσο και με την μελέτη γενικότερα της ολοκληρωσιμότητας των μερικών διαφορικών εξισώσεων. / The study of ordinary differential equations has often borrowed well known methods from Classical Mechanics. The most popular one is due to Sir William Rowan Hamilton (1805-1865), which has become a complete mathematical theory for the so-called Hamiltonian systems. Recently, Hamiltonian structures have been developed for systems of partial differential equations, particularly evolution equations. The purpose of this master thesis is to present the Hamiltonian theory for this type of systems, and especially for integrable equations. Our description is based on Symmetries, a useful tool for solving any differential equation, first discovered by Marius Sophus Lie (1842-1899). Thus, an introduction to his theory of point or geometrical symmetries is given in the first chapter, along with some applications, such as integration of ordinary differential equations and group-invariant solutions of partial differential equations. In the second chapter we discuss the connection between the symmetries of a system of differential equations and the conservation laws of the physical problem that they describe. That is the content of Noether’s theorem, which also holds in the particular case of Hamiltonian systems. The first step towards this direction is the generalization of the basic symmetry concept, and the second one is a small introduction to variational problems, also necessary for the next chapters. The well known Hamilton’s theory for finite systems is presented in the third chapter. We do not wish to describe the whole theory in full detail but only focus on these points that will be needed to handle the infinite-dimensional case. Therefore, we introduce the general notion of a Poisson structure, instead of the more familiar symplectic one. Avoiding the use of differential forms almost entirely, we concentrate on the Hamiltonian symmetries and their key role in the reduction theory of these systems. In Chapter 4 lies the heart of the subject, the Hamiltonian approach to a system of evolution equations. We start off by drawing an analogy between first order ordinary differential equations and evolution equations, and then we establish the fundamental concepts of the Hamiltonian franework, i.e. the Poisson bracket and Hamiltonian vector fields. Through another version of Noether’s theorem, we are able to explore, once again, the correspondence between (generalized) symmetries and conservation laws. Thus, we see that the study of several partial differential equations is in some way very close to the one of classical mechanical Hamiltonian systems. Evolution equations possessing, not just one, but two Hamiltonian structures, called bi-Hamiltonian systems, are discussed in the next chapter. The advantages of finding two different, independent Hamiltonian expressions are pointed out through the example of the Korteweg-de Vries equation. We show that such systems have an infinite number of symmetries and, subject to a mild compatibility condition, they also have an infinite number of conservation laws. Therefore they are completely integrable in Liouville’s sense. Several examples are presented, besides the KdV equation, such as the nonlinear Schroedinger, the modified KdV and other nonlinear wave equations. The final chapter is devoted to some of the recent publications, regarding multi-Hamiltonian evolution equations. This type of systems puts the classical Hamiltonian theory of ordinary differential equations in a new perspective and at the same time allows us to draw some connections with other integrability criteria used in the field of partial differential equations.

Οι αντιμεταθετικοί δακτύλιοι έχουν την προέλευσή τους από τη θεωρία αριθμών και από την αλγεβρική γεωμετρία στον 19ο αιώνα. Σήμερα είναι ιδιαίτερα σημαντικοί και έχουν ενδιαφέρουσα επίδραση στην αλγεβρική γεωμετρία και στην θεωρία αριθμών, χρησιμοποιώντας μεθόδους αντιμεταθετικής άλγεβρας. Εδώ περιγράφουμε τις βασικές μεθόδους και κάνουμε τα πρώτα βήματα σε αυτό το θέμα. Στο εξής όλοι οι δακτύλιοι θα είναι αντιμεταθετικοί, εκτός αν θεωρήσουμε κάτι άλλο. Το κεντρικό θέμα της αξιωματικής ανάπτυξης της γραμμικής άλγεβρας είναι ένας διανυσματικός χώρος επί ενός σώματος. Η αξιωματοποίηση της γραμμικής άλγεβρας, η οποία επιτεύχθηκε το 1920, μορφοποιήθηκε σε μια μεγάλη έκταση, από την επιθυμία να εισάγουμε γεωμετρικές έννοιες στη μελέτη συγκεκριμένων κλάσεων των συναρτήσεων στην ανάλυση. Κατ’ αρχάς, ασχοληθήκαμε αποκλειστικά με τους διανυσματικούς χώρους των πραγματικών αριθμών ή των μιγαδικών αριθμών. Η έννοια ενός module είναι μια άμεση γενίκευση ενός διανυσματικού χώρου. Η γενίκευση αυτή επιτυγχάνεται απλά αντικαθιστώντας το σώμα των συντελεστών διά ενός δακτυλίου. Ο ευκολότερος τρόπος για να ορίσουμε ένα module μπορούμε να πούμε ότι είναι ένα αλγεβρικό σύστημα το οποίο ικανοποιεί τα ίδια αξιώματα όπως ένας διανυσματικός χώρος εκτός του ότι οι συντελεστές ανήκουν σ’ ένα δακτύλιο R με μονάδα αντί ενός σώματος F. Αυτή η φαινομενικά σεμνή γενίκευση οδηγεί σε μια αλγεβρική δομή η οποία είναι μεγίστης σημασίας. Ιστορικά ο πρώτος δακτύλιος που μελετήθηκε ήταν ο δακτύλιος ℤ των ακεραίων, ο όρος “δακτύλιος” πρωτοχρησιμοποιήθηκε από τον Hilbert (1897) στο “Zahlbericht” του για έναν δακτύλιο αλγεβρικών ακεραίων. Στο ℤ κάθε δακτύλιος είναι κύριος. Στην πραγματικότητα τα ιδεώδη είχαν πρώτα εισαχθεί (από Kummer) ως “ιδεώδεις αριθμοί” στους δακτυλίους αλγεβρικών ακεραίων οι οποίοι εστερούντο μοναδικής παραγοντοντοποίησης (unique factorization). Στο ℤ μπορούμε από δύο αριθμούς a,b να ορίσουμε τον μέγιστο κοινό διαιρέτη (ΜΚΔ) αυτών, (a,b), το γινόμενό τους ab και το ελάχιστο κοινό πολλαπλάσιο (ΕΚΠ) αυτών, [a,b]. Αυτές οι πράξεις αντιστοιχούν σε πράξεις ιδεωδών σε κάθε δακτύλιο. / Commutative ring has its origins in number theory its origins in number theory and algebraic geometry in the 19th century. Today it is of particular importance in algebraic geometry, and there has been an interesting interaction of algebraic geometry and number theory, using the methods of commutative algebra. Here we can do no more than describe the basic techniques and take the first steps in the first steps in the subject. Throughout this chapter all rings will be commutative, unless otherwise stated. The central concept of the axiomatic development of linear algebra is that of a vector space over a field. The axiomatization of linear algebra, which was effected in the 1920’s, was motivated to a large extend by the desire to introduce geometric notions in the study of certain classes of functions in analysis. At first one dealt exclusively with vector spaces over the reals or the complexes. It soon became apparent that this restriction was rather artificial , since a large body of the results depended only on the solution of linear equations and thus were valid for arbitrary fields. This led to the study of vactor spaces over arbitrary fields and this is what presently constitutes linear algebra. The concept of a module is an immediate generalization of that of a vector space. One obtains the generalization by simply replacing the underlying field by any ring.In the first place, one learns from experience that the internal logical structure of mathematics strongly urges the pursuit of such ‘natural’ generalizations. These often result in an improved insight into the theory which led to them in the first place. The easiest way to define a module is to say that it is an algebraic system that satisfies the same axioms as a vector space except that the scalars come from a ring R with a 1 instead of from a field F. This seemingly modest generalization leads to an algebraic structure that is of the greatest importance. We use here the term R-module, it being understood that the scalars are written on the left. Historically the first ring to studied was the ring Z of integers, the term ‘ring’ was first used by Hilbert (1897) in his ‘Zahlbericht’ for a ring of algebraic integers. In Z every ideal is principal, in fact ideals were first introduced (by Kummer) as ‘ideal numbers’ in rings of algebraic integers which lacked unique factorization. In Z we can from any two numbers a,b form their highest common factor (HCF, also greatest common divisor, GCD) (a,b), their product ab and their least common multiple (LCM) [a,b]. These operations correspond to operations on ideals in any ring. Valuation theory may be described as the study of divisibility (in commutative rings) in its purest form, but that is only one aspect. The general formulation leads to the introduction of topological concepts like completion, which provides a powerful tool. It also emphasizes the parallel with the absolute value on the real and complex numbers. After the initial definitions we shall prove the essential uniqueness of the absolute value on R and C, and go on to describe the p-adic numbers, before looking at simple cases of the extension problem.

Ce mémoire porte sur l'étude des surfaces minimales et de courbure moyenne constante dans les espaces homogènes de dimension 3. Nous établissons les formules de Sym-Bobenko pour les surfaces de courbure moyenne constante 1/2 de H^2xR et minimales du groupe de Heisenberg, et donnons des exemples de construction de telles immersions par la méthode DPW. Nous montrons également que des propriétés de symétrie passent aux correspondances de type surfaces sœurs et cousines, ce qui entraîne l'existence de graphes entiers de courbure moyenne constante 1/2 à bout vertical dans H^2xR qui ne sont pas de révolution. Nous reprenons ensuite l'étude des bouts verticaux d'immersions de courbure moyenne constante 1/2 dans H^2xR. Nous munissons une famille de graphes entiers d'une structure de variété lisse et en déduisons un analogue pour H^2xR d'un théorème de A. E. Treibergs pour l'espace de Minkowski. Nous nous intéressons également aux déformations des anneaux de révolution. Une conséquence directe est l'existence d'anneaux immergés qui ne sont pas de révolution. Nous construisons notamment des anneaux dont les bouts n'ont pas le même axe. Enfin, nous décrivons les invariants de Nœther correspondant aux isométries des espaces homogènes pour les surfaces minimales et de courbure moyenne constante. Nous utilisons le formalisme de la géométrie de contact qui permet l'écriture de formules explicites en toute généralité, et nous étudions l'évolution des formes de Nœther sous l'action des isométries des espaces homogènes. Nous calculons ces invariants dans le cas des anneaux déformés de H^2xR, et dans celui des anneaux horizontaux du groupe de Heisenberg / The present dissertation deals with the study of minimal and constant mean curvature surfaces in 3-dimensional homogeneous spaces. In a first part, we establish Sym-Bobenko formulæ for constant mean curvature 1/2 surfaces in H^2xR and minimal surfaces in the Heisenberg group, and give examples of construction of such immersions using the DPW method. We also show that certain symmetry properties are shared by sister or cousin surfaces, which implies the existence non rotational entire graphs of constant mean curvature 1/2 in H^2xR with a vertical end.In a second part, we treat in more details the study of vertical ends of constant mean curvature 1/2 immersions in H^2xR. We endow a particular family entire graphs with a structure of smooth manifold and deduce an analogue in H^2xR to a theorem by A. E. Treibergs in the Minkowski space. We are also interested in deforming rotational annuli. A direct consequence is the existence of immersed non rotational annuli, and in particular we construct annuli with ends that do not have the same axis. Finally, we describe the Nœther invariants corresponding to isometries of the ambient homogeneous space for minimal and constant mean curvature surfaces. To do so, we use the formalism of contact geometry which allows general and explicit formulæ. We then study the evolution of Nœther form under the action of isometries in homogeneous spaces. We compute these invariants in the case of deformed annuli in H^2xR, and in the case of horizontal annuli in Heisenberg group

In dieser Arbeit untersuchen wir Varietäten singulärer, quadratischer Hyperflächen, die eine projektive Kurve enthalten, und effektive Divisoren im Modulraum von Kurven, die mittels verschiedener Eigenschaften von quadratischen Hyperflächen definiert werden. In Kapitel 2 berechnen wir die Klasse des effektiven Divisors im Modulraum von Kurven mit Geschlecht g und n markierten Punkten, der als der Ort von solchen markierten Kurven definiert ist, dass das Projektion der kanonischen Abbildung der Kurve von den markierten Punkten auf einer quadratischen Hyperfläche liegt. Mithilfe dieser Klasse zeigen wir, dass die Modulräume mit Geschlecht 16, 17 und 8 markierten Punkten Varietäten von allgemeinem Typ sind. In Kapitel 3 stratifizieren wir den Raum von quadratischen Hyperflächen, die eine projektive Kurve enthalten, mithilfe des Rangs dieser Hyperflächen. Wir zeigen, dass jedes Stratum die erwartete Dimension hat, falls die Kurve ein allgemeines Element des Hilbertschemas ist. Mit Rücksicht auf Rang von quadratischen Hyperflächen, eine ähnliche Konstruktion wie in Kapitel 2 ergibt neue Divisoren im Modulraum von Kurven. Wir berechnen die Klasse von diesen Divisoren und zeigen, dass der Modulraum von Kurven mit Geschlecht 15 und 9 markierten Punkten eine Varietät von allgemeinem Typ ist. In Kapitel 4 präsentieren wir unterschiedliche Resultate, die mit Themen von vorigen Kapiteln im Zusammenhang stehen. Zum Ersten berechnen wir die Klasse von Divisoren im Modulraum von Kurven, die als die Orte von Kurven definiert sind, wo die maximale Rang Vermutung nicht gilt. Zweitens zeigen wir, dass jedes Geradenbündel als Tensorprodukt von zwei Geradenbündeln mit zwei Schnitten geschrieben werden kann, falls die Kurve allgemein ist und eine gewisse numerische Bedingung erfüllt ist. Zuletzt benutzen wir bekannte Divisorklassen zu zeigen, dass der Modulraum von Kurven mit Geschlecht 12 und 10 markierten Punkten eine Varietät von allgemeinem Typ ist. / In this thesis, we study varieties of singular quadrics containing a projective curve and effective divisors in the moduli space of pointed curves defined via various constructions involving quadric hypersurfaces. In Chapter 2, we compute the class of the effective divisor in the moduli space of n-pointed genus g curves, which is defined as the locus of pointed curves such that the projection of the canonical model of the curve from the marked points lies on a quadric hypersurface. Using this class, we show that the moduli spaces of 8-pointed genus 16 and 17 curves are varieties of general type. In Chapter 3, we stratify the space of quadrics that contain a given curve in the projective space, using the ranks of the quadrics. We show, in a certain numerical range, that each stratum has the expected dimension if the curve is general in its Hilbert scheme. By incorporating the datum of the rank of quadrics, a similar construction as the one in Chapter 2 yields new divisors in the moduli space of pointed curves. We compute the class of these divisors and show that the moduli space of 9-pointed genus 15 curves is a variety of general type. In Chapter 4, we present miscellaneous results, which are related with our main work in the previous chapters. Firstly, we consider divisors in the moduli space of genus g curves, which are defined as the failure locus of maximal rank conjecture for hypersurfaces of degree greater than two. We illustrate three examples of such divisors and compute their classes. Secondly, using the classical correspondence between rank 4 quadrics and pencils on curves, we show that the map that associates to a pair of pencils their tensor product in the Picard variety is surjective, when the curve is general and obvious numerical assumptions are satisfied. Finally, we use divisor classes, that are already known in the literature, to show that the moduli space of 10-pointed genus 12 curves is a variety of general type.

La théorie des spins élevés est le domaine de la physique théorique au centre de cette thèse. Le contexte général de la naissance de cette théorie est présentée dans l’introduction. La première partie est axée sur les ingrédients (méthode de Noether, fonctions génératrices et formalisme ambiant) permettant la construction de vertex cubiques entre un champ scalaire de matière et un champ de jauge de spin élevé dans un espace-temps à courbure constante à partir des courants conservés en espace-temps plat. Dans un second temps, nous préparons les éléments pour un futur test de la correspondance holographique à l’ordre cubique voire quartique en la constante de couplage. Plus précisément, nous révisons en détail le calcul de certains propagateurs, ce qui nous mène à calculer les fonctions à trois points impliquant deux scalaires. La dernière partie, bien que concernant toujours l’holographie des spins élevés, traite de la physique non-relativiste. Les symétries et les courants d’un gaz parfait/unitaire de Fermi y sont étudiés. Le lien entre physiques relativiste et non-relativiste est obtenue grâce à la réduction dimensionnelle de Bargmann. / The higher spin theory is the field of theoretical physics at the center of this thesis. The general context of the birth of this theory is presenting in the introduction. The first part focuses on the ingredients (Noether method, generating functions and ambient formalism) for the construction of cubic vertices between a scalar matter field and a higher spin gauge field in a constant curvature space-time from conserved currents in flat space-time. In a second step, we prepare the around for a future test of the holographic correspondence in the cubic or quartic order in the coupling constant. More specifically, we review in detail the computation of some propagators, which leads us to calculate three-point functions involving two scalars. The last part, although always on the higher spin holography, deals with non-relativistic physics. Symmetries and currents of an ideal or unitary Fermi gas are studied. The link between relativistic and non-relativistic physics is obtained by Bargmann dimensional reduction.

Neste trabalho, abordamos o conceito de simetria em teoria de campos, no âmbito hamiltoniano mais precisamente, sua relação com leis de conservação, conforme estabelecida pelo(s) teorema(s) de Noether. Propomos uma visão alternativa àquela normalmente usada na literatura, baseada na substituição de grupos e álgebras de Lie por grupoides e algebroides de Lie. Tradicionalmente, dado um fibrado E de configuração sobre o espaço-tempo M (cujas seções são os campos do modelo sob investigação), simetrias são implementadas pela ação de um grupo de automorfismos de E, ou seja, um subgrupo de Aut(E), no espaço &#915 (E) das seções de E, exigindo-se que o funcional ação S seja invariante sob tal ação: neste caso, quando o pertinente subgrupo for de dimensão infinita, surgem graves dificuldades quando queremos tratar de questões de análise e de geometria com rigor matemático. A vantagem principal desta abordagem alternativa provém do fato de que, embora o grupo Aut(E) e, tipicamente, os subgrupos relevantes, assim como o espaço &#915 (E), sejam de dimensão infinita, a sua ação é induzida por uma ação de um grupoide de Lie no fibrado pertinente, a qual envolve apenas variedades de dimensão finita e portanto não há qualquer dúvida em relação a questões tais como qual seria a topologia ou estrutura de variedade subjacente ou em qual sentido essa ação deve ser suave. Formulamos o teorema de Noether neste contexto, baseado em uma nova versão da construção da aplicação momento que a cada gerador de simetrias que associa uma (n - 1)-forma sobre J*E cujo pull-back com uma seção de J* E, que é solução das equações de movimento, produz uma (n - 1)-forma sobre o espaço-tempo, a famosa corrente de Noether, que é conservada, ou seja, fechada / In this thesis, we deal with the concept of symmetry in field theory, in the covariant hamiltonian approach more precisely, its relation with conservation laws, as established by Noethers theorem(s). We propose an alternative view to that normally used in the literature, based on replacing Lie groups and algebras by Lie groupoids and algebroids. Traditionally, given a configuration bundle E over space-time M (whose sections are the fields of the model under investigation), symmetries are implemented by the action of a group of automorphisms of E, i.e., a subgroup of Aut(E), on the space &#915 (E) of sections of E, requiring the action functional S to be invariant under that action: in this case, when the pertinent subgroup has infinite dimension, serious difficulties arise when we want to deal with analytical and geometrical questions with mathematical rigor. The main advantage of this alternative approach comes from the fact that, although the group Aut(E) and, typically, the relevant subgroups, as well as the space &#915 (E), are infinite-dimensional, its action is induced by the action of a Lie groupoid in the pertinent bundle, which involves only finite-dimentional manifolds and therefore there is no doubt about questions such as what should be the topology or the underlying manifold structure or in what sense this action should be smooth. We formulate the Noethers theorem in this context, based on a new version of the construction of the momentum map that associates a (n - 1)-form on J*E to each symmetries generator whose pull-back with a section of J*E, that is solution of the equations of motion, produces a (n - 1)-form on the space-time, the famous Noether current, that is conserved, i.e., closed

Neste trabalho, abordamos o conceito de simetria em teoria de campos, no âmbito hamiltoniano mais precisamente, sua relação com leis de conservação, conforme estabelecida pelo(s) teorema(s) de Noether. Propomos uma visão alternativa àquela normalmente usada na literatura, baseada na substituição de grupos e álgebras de Lie por grupoides e algebroides de Lie. Tradicionalmente, dado um fibrado E de configuração sobre o espaço-tempo M (cujas seções são os campos do modelo sob investigação), simetrias são implementadas pela ação de um grupo de automorfismos de E, ou seja, um subgrupo de Aut(E), no espaço &#915 (E) das seções de E, exigindo-se que o funcional ação S seja invariante sob tal ação: neste caso, quando o pertinente subgrupo for de dimensão infinita, surgem graves dificuldades quando queremos tratar de questões de análise e de geometria com rigor matemático. A vantagem principal desta abordagem alternativa provém do fato de que, embora o grupo Aut(E) e, tipicamente, os subgrupos relevantes, assim como o espaço &#915 (E), sejam de dimensão infinita, a sua ação é induzida por uma ação de um grupoide de Lie no fibrado pertinente, a qual envolve apenas variedades de dimensão finita e portanto não há qualquer dúvida em relação a questões tais como qual seria a topologia ou estrutura de variedade subjacente ou em qual sentido essa ação deve ser suave. Formulamos o teorema de Noether neste contexto, baseado em uma nova versão da construção da aplicação momento que a cada gerador de simetrias que associa uma (n - 1)-forma sobre J*E cujo pull-back com uma seção de J* E, que é solução das equações de movimento, produz uma (n - 1)-forma sobre o espaço-tempo, a famosa corrente de Noether, que é conservada, ou seja, fechada / In this thesis, we deal with the concept of symmetry in field theory, in the covariant hamiltonian approach more precisely, its relation with conservation laws, as established by Noethers theorem(s). We propose an alternative view to that normally used in the literature, based on replacing Lie groups and algebras by Lie groupoids and algebroids. Traditionally, given a configuration bundle E over space-time M (whose sections are the fields of the model under investigation), symmetries are implemented by the action of a group of automorphisms of E, i.e., a subgroup of Aut(E), on the space &#915 (E) of sections of E, requiring the action functional S to be invariant under that action: in this case, when the pertinent subgroup has infinite dimension, serious difficulties arise when we want to deal with analytical and geometrical questions with mathematical rigor. The main advantage of this alternative approach comes from the fact that, although the group Aut(E) and, typically, the relevant subgroups, as well as the space &#915 (E), are infinite-dimensional, its action is induced by the action of a Lie groupoid in the pertinent bundle, which involves only finite-dimentional manifolds and therefore there is no doubt about questions such as what should be the topology or the underlying manifold structure or in what sense this action should be smooth. We formulate the Noethers theorem in this context, based on a new version of the construction of the momentum map that associates a (n - 1)-form on J*E to each symmetries generator whose pull-back with a section of J*E, that is solution of the equations of motion, produces a (n - 1)-form on the space-time, the famous Noether current, that is conserved, i.e., closed

Orientador: Igor Leite Freire / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Matemática Aplicada, 2013

Ce mémoire porte sur l'étude des surfaces minimales et de courbure moyenne constante dans les espaces homogènes de dimension 3. Nous établissons les formules de Sym-Bobenko pour les surfaces de courbure moyenne constante 1/2 de H^2xR et minimales du groupe de Heisenberg, et donnons des exemples de construction de telles immersions par la méthode DPW. Nous montrons également que des propriétés de symétrie passent aux correspondances de type surfaces sœurs et cousines, ce qui entraîne l'existence de graphes entiers de courbure moyenne constante 1/2 à bout vertical dans H^2xR qui ne sont pas de révolution. Nous reprenons ensuite l'étude des bouts verticaux d'immersions de courbure moyenne constante 1/2 dans H^2xR. Nous munissons une famille de graphes entiers d'une structure de variété lisse et en déduisons un analogue pour H^2xR d'un théorème de A. E. Treibergs pour l'espace de Minkowski. Nous nous intéressons également aux déformations des anneaux de révolution. Une conséquence directe est l'existence d'anneaux immergés qui ne sont pas de révolution. Nous construisons notamment des anneaux dont les bouts n'ont pas le même axe. Enfin, nous décrivons les invariants de Nœther correspondant aux isométries des espaces homogènes pour les surfaces minimales et de courbure moyenne constante. Nous utilisons le formalisme de la géométrie de contact qui permet l'écriture de formules explicites en toute généralité, et nous étudions l'évolution des formes de Nœther sous l'action des isométries des espaces homogènes. Nous calculons ces invariants dans le cas des anneaux déformés de H^2xR, et dans celui des anneaux horizontaux du groupe de Heisenberg

In this thesis we study some questions related to vector bundles over hypersurfaces. More precisely, for hypersurfaces of dimension ≥ 2, we study the extension problem of vector bundles. We find some cohomological conditions under which a vector bundle over an ample divisor of non-singular projective variety, extends as a vector bundle to an open set containing that ample divisor. Our method is to follow the general Groethendieck-Lefschetz theory by showing that a vector bundle extension exists over various thickenings of the ample divisor. For vector bundles of rank > 1, we find two separate cohomological conditions on vector bundles which shows the extension to an open set containing the ample divisor. For the case of line bundles, our method unifies and recovers the generalized Noether-Lefschetz theorems by Joshi and Ravindra-Srinivas. In the last part of the thesis, we make a specific study of vector bundles over elliptic curve.