Cote n° 35 · pages 1–5
· Lecture modernisée · Plan [SGA 7] : notes manuscrites (s.d.), tapuscrit annoté (s.d.) — lecture modernisée du dossier entier
Datation de l’inventaire : [vers 1967-1973]
Édition de démonstration — interprétation personnelle de l'œuvre
Résumé
Cinq feuillets qui montrent comment on organise un séminaire de recherche : la table des exposés, deux fois ; la bibliographie qu'on avait commencée ; un feuillet de rédaction ; et, pour finir, deux graphes où l'on a dessiné qui dépend de qui.
Le séminaire en question porte sur la monodromie. Le mot désigne un phénomène très simple à décrire et très difficile à contrôler. Prenons une famille de courbes qui varie continûment — disons une famille de courbes paramétrée par un disque — et supposons qu'une seule d'entre elles, celle du centre, soit singulière, pincée en un point. Si l'on fait tourner le paramètre une fois autour du centre, chaque courbe non singulière revient sur elle-même ; mais rien n'oblige les cycles qu'elle porte à revenir à leur place. Ils peuvent avoir été permutés, ou mêlés. Cette transformation, qu'un tour complet inflige à l'homologie, est la monodromie ; et l'on veut savoir de quoi elle est capable.
Deux réponses sont visées, et les deux graphes du dernier feuillet en portent les noms. Une réponse qualitative : la monodromie est toujours quasi-unipotente, c'est-à-dire qu'une de ses puissances agit de façon aussi peu compliquée que possible. Une réponse quantitative : dans les bons cas on sait dire précisément ce qu'elle fait, et la formule de Picard–Lefschetz le dit.
Ce que ce dossier apporte n'est donc pas un théorème, c'est une architecture. On y voit un problème découpé en une vingtaine de morceaux, chaque morceau attribué à quelqu'un — les noms sont écrits dans la marge, et plusieurs sont raturés puis remplacés —, et l'on y voit surtout deux tentatives successives de dessiner l'ordre logique de ces morceaux : la première barrée de quatre grands traits, la seconde tracée en dessous. C'est une image assez rare de ce qu'est réellement la construction d'une théorie : pas une suite d'énoncés, mais un ordre à trouver.
Keywords — monodromy, vanishing cycles, Picard-Lefschetz formula, semi-stable reduction, biextension, Lefschetz pencil
1–1
La première table : les exposés I à IX
Le premier feuillet est un tapuscrit — la table avait donc déjà été mise au propre — repris ensuite à l'encre. Les corrections sont de deux sortes : des noms ajoutés en marge, un par ligne, et des retouches dans le corps.
L'architecture qui s'y lit est celle-ci.
- I à III — le théorème de monodromie, deux fois. L'exposé I établit les généralités sur le groupe de monodromie locale et démontre le théorème par voie arithmétique ; l'exposé III le redémontre par voie géométrique. L'exposé II traite le cas d'actions résolubles du groupe fondamental et se présente comme une variante du même théorème.1
- IV — les cycles évanescents. Propriétés générales des groupes de cycles évanescents, et le cas des points singuliers isolés de la fibre spéciale. C'est l'objet technique central de tout le séminaire : ce qui reste d'un cycle quand on le fait dégénérer vers la fibre singulière.
- V — l'action sur le groupe fondamental. La monodromie n'agit pas seulement sur l'homologie mais sur le \(\pi_{1}\) lui-même, et l'on veut là des théorèmes d'action modérée et essentiellement modérée.
- VI à VIII — les biextensions. Après un exposé sur la présentation finie des groupes fondamentaux géométriques et un autre sur les modules formels, viennent les biextensions de faisceaux de groupes, puis les extensions et biextensions de schémas en groupes, avec un théorème d'orthogonalité.2
- IX — l'application. Les modèles de Néron, et le théorème de réduction semi-stable.
Un dixième exposé — « la réduction semi-stable des courbes algébriques, et la connexité des variétés de modules pour les courbes de genre \(g\) » — est entièrement barré, et le nom porté en face de lui est celui de Deligne.
Ce que les marges disent
La colonne des noms ajoutée à gauche est le document dans le document. La plupart des lignes portent Gr. — l'auteur lui-même —, ce qui indique que le séminaire était, dans cet état du plan, largement le sien.
Trois lignes échappent à cette règle et méritent d'être relevées. En face de l'exposé V, cerclé et suivi d'un point d'interrogation : Mme Raynaud ? — une attribution encore hypothétique. En face de l'exposé renuméroté, un nom écrit par-dessus un autre qui est barré, tous deux Raynaud.3 Et en face de l'exposé VI sur les modules formels, un Rim barré — l'exposé change de main — suivi, dans le titre lui-même, de trois mots entre parenthèses :
ist bei Deligne
en allemand, au milieu d'une page française.4
2–2
La seconde table : les exposés X à XXII
Le second feuillet est entièrement de sa main et continue la numérotation. Sa présentation change : chaque ligne s'ouvre désormais sur une lettre, D ou K, qui tient la place que les noms occupaient au feuillet précédent.5
- X à XII — intersections, intersections complètes, quadriques.
- XIII et XIV — points quadratiques ordinaires et théorème de Lefschetz faible ; puis la formule de Milnor.6
- XV et XVI — Picard–Lefschetz, deux exposés portant le même titre et réunis par une accolade. C'est le c\oe ur quantitatif du séminaire : la formule qui décrit exactement l'effet d'un tour de monodromie sur un cycle évanescent.
- XVII — les pinceaux de Lefschetz, en deux moitiés soulignées séparément : leur existence, et leur étude cohomologique.
- XIX — un théorème de nombres, avec Hodge–Deligne d'un côté et Katz de l'autre.7
- XX — le théorème de Griffiths, dont le numéro est barré.
- XXI et XXII — le niveau de la cohomologie des intersections complètes, et un calcul modulo \(p\).
Sous un trait, deux lignes ferment le feuillet. La première annonce des exposés transcendants, avec un nom suivi d'un point d'interrogation : Lê Dũng Tráng. La seconde n'est qu'une suite de trois symboles soulignés : \(\mathbb{F}_{q}\), \(\#\), card — un pense-bête de notation, à fixer avant que le séminaire ne commence.
3–4
Bibliographie et rédaction
Le troisième feuillet porte la fin d'une bibliographie : les numéros 17 à 23, et rien d'autre. Deux grands traits de plume la barrent en diagonale.
Les sept entrées — Griffiths, Grothendieck, Landman, Lieberman, Schmid, Wu — dessinent le versant transcendant du sujet : variations de structures de Hodge, monodromie des familles de variétés complexes, thèse de Landman sur la quasi-unipotence. Une seule correction s'y lit, et elle vaut d'être notée : au numéro 19, en face de « S.G.A. on monodromy », le nom de Grothendieck est barré et celui de Deligne écrit au-dessus.8
Le quatrième feuillet est un feuillet de tapuscrit, paginé (11bis) dans sa numérotation propre et barré des mêmes traits. Il traite des bitorseurs et de leurs rigidifications, et c'est donc la rédaction de l'exposé VII annoncé au premier feuillet.
L'essentiel s'y ramène à une chaîne de trois foncteurs. Étant donné deux Groupes \(P\) et \(Q\) et la section unité \(e_{p}\), on a
LaTeX source
\begin{tikzcd}[column sep=large, nodes={font=\scriptsize}]
\underline{\mathrm{Ext}}(P; G) \arrow[r, "i"] & \underline{\mathrm{Bitorsrig}}(P, G) \arrow[r, "\delta"] & \underline{\mathrm{Bitorsbirig}}(P, P; G)
\end{tikzcd}
où l'on part de la catégorie des extensions de \(P\) par \(G\), on passe aux bitorseurs rigidifiés, puis aux bitorseurs birigidifiés sur \(P \times P\).9
Ce qui rend cette chaîne intéressante est ce qu'elle fait de la rigidification. Une extension porte gratuitement une section : son élément neutre. Un bitorseur n'en porte aucune, et il faut la lui donner. Les deux foncteurs mesurent donc exactement ce qu'on perd en oubliant la structure de groupe, et ce qu'il faut rajouter pour la retrouver.
5–5
Les deux graphes
Le dernier feuillet ne porte aucun mot mathématique : seulement des numéros romains reliés par des flèches. Il y a trois graphes, et le premier est barré de quatre grands traits croisés.10
Ce qui subsiste sous la rature est la reprise, et elle est franche : le matériel est coupé en deux, avec une légende sous chaque moitié.
Théorèmes qualitatifs
LaTeX source
\begin{tikzcd}[column sep=small, row sep=small, nodes={font=\scriptsize}]
& & & \mathrm{I} \arrow[dlll] \arrow[ddlll] \arrow[ddll] \arrow[dddll]\\
\mathrm{II} & & \mathrm{VI} \arrow[d] \arrow[ddl] & \\
\mathrm{III} \arrow[dd] & \mathrm{IV} & \mathrm{VII} \arrow[d] \arrow[dl, dashed] & \\
& \mathrm{V} & \mathrm{VIII} \arrow[dll] & \\
\mathrm{IX} \arrow[ur] & & &
\end{tikzcd}
La forme du graphe dit son contenu. L'exposé I est une racine : quatre flèches en partent et aucune n'y arrive. L'exposé IX est un puits : plusieurs y arrivent. Entre les deux, deux chaînes parallèles — II, III, IV d'un côté ; VI, VII, VIII de l'autre — convergent vers lui. Autrement dit, le théorème de monodromie fournit la base, deux développements indépendants s'en séparent, et la réduction semi-stable est ce qui les rassemble.11 Sous le graphe, une accolade rappelle les trois exposés VI, VII, VIII.
Théorèmes quantitatifs
LaTeX source
\begin{tikzcd}[column sep=small, row sep=small, nodes={font=\scriptsize}]
\mathrm{XI} \arrow[d] & & \\
\mathrm{XII} \arrow[d] & & \\
\mathrm{XIII} \arrow[d] \arrow[r] & \mathrm{XIV} \arrow[r, dashed] & \mathrm{XVII} \arrow[d]\\
\mathrm{XV} \arrow[d] & & \mathrm{XVIII} \arrow[ddll]\\
\mathrm{XVI} \arrow[d] & & \\
\mathrm{XIX} & &
\end{tikzcd}
Le second graphe a une tout autre allure : c'est une chaîne, presque linéaire, avec une seule dérivation. On descend de XI à XVI par les intersections complètes, les quadriques et Picard–Lefschetz ; et de XIII part une branche vers XIV, puis vers XVII et XVIII, qui rejoint la chaîne principale plus bas.12
À part, en bas à droite, quatre numéros forment une chaîne indépendante : XIX, XX \(\leftarrow\) XXI \(\leftarrow\) XXII, les deux premiers cerclés.
La différence de forme entre les deux graphes est le vrai contenu de ce feuillet. Le qualitatif est un arbre : plusieurs voies vers un même résultat. Le quantitatif est une chaîne : un calcul, qu'il faut faire dans l'ordre.
Notes
- Deux démonstrations d'un même énoncé, données comme deux exposés distincts, ne sont pas une redondance de plan : la première passe par l'arithmétique des corps locaux, la seconde par la géométrie de la réduction, et ce que le séminaire veut est précisément que les deux soient disponibles. Cette lecture est la nôtre ; la table ne la commente pas. ↩
- Le titre de l'exposé VIII est en partie ajouté à la main par-dessus le tapuscrit et une partie en reste illisible ; seul subsiste clairement le \(\mathbb{G}_{m}\) et le mot « orthogonalité ». La biextension est la structure algébrique qui porte l'accouplement de dualité entre une variété abélienne et sa duale ; c'est cette théorie qui rend possible l'exposé IX. ↩
- Le prénom ou la civilité du nom supérieur est peu lisible ; la transcription le marque incertain. Ce qui est certain est qu'un Raynaud remplace un autre Raynaud, ce qui est en soi un renseignement sur la répartition du travail. ↩
- L'allemand n'a rien d'exceptionnel sous sa plume, mais son apparition ici, dans une note de gestion — « c'est chez Deligne » — plutôt que dans une phrase mathématique, est notable. La page ne l'explique pas. ↩
- Les deux lettres ne sont pas développées sur la page et ne le sont pas ici. Le rapprochement avec les deux mathématiciens dont les noms figurent ailleurs dans le dossier — Deligne au feuillet 1, Katz nulle part — serait une conjecture, et l'on s'en abstient. ↩
- L'adjectif est peu lisible et la transcription le marque incertain. Un point double ordinaire — singularité quadratique non dégénérée — est exactement le cas où la formule de Milnor qui suit prend sa forme la plus simple, ce qui rend la lecture plausible sans la garantir. ↩
- Le numéro est corrigé : XVIII est barré et XIX écrit à la place. Deux mots de la ligne sont illisibles. ↩
- La correction est de sa main et c'est son propre nom qu'il raye. Elle enregistre un changement de responsabilité sur un exposé, ce que la table du feuillet 1 laissait déjà voir ; on n'en tire pas davantage. ↩
- Le premier foncteur est décrit sur le feuillet : à une extension \(E\) on associe le bitorseur correspondant, rigidifié par la section unité de \(E\). Le second est annoncé — « on définit le foncteur \(\delta\) par la formule » — et la formule manque : le feuillet s'arrête là. On ne la restitue pas. ↩
- On ne le redessine pas. Ses flèches passent sous les ratures et leurs pointes ne sont plus toutes assurées ; or un graphe de dépendances dont une flèche manque affirme un ordre que personne n'a écrit. Ce qu'on en voit — une vingtaine de numéros, deux blocs, une séparation médiane — suffit à dire qu'il tentait déjà la même chose que les deux suivants. ↩
- Une flèche du graphe va à contre-courant : celle qui joint IX à V porte sa pointe du côté de V, alors que toutes les autres arrivées sur IX y portent la leur. La transcription la donne dans ce sens, qui est celui de la page, et on la conserve ici sans la normaliser — une dépendance retournée dans un graphe de dépendances n'est pas un détail de dessin. Une flèche en pointillé arrive encore sur IX par la droite, hors de ce bloc ; elle porte au-dessous un mot barré et illisible, et n'est pas reportée. ↩
- Le X qui devrait ouvrir la chaîne est cerclé puis raturé si lourdement qu'il n'en reste que le contour, et il est laissé hors du diagramme. Entre XIV et XVIII court un trait terminé par une pointe et parcouru sur toute sa longueur d'un zigzag serré, qui est la manière dont l'auteur annule une flèche ailleurs dans le fonds ; il n'est pas transcrit non plus. Un XII posé plus à gauche ne porte aucune flèche. ↩