Conexão afim

No campo matemático da geometria diferencial, uma conexão afim é um objeto geométrico sobre uma variedade diferenciável que conecta espaços tangentes próximos, permitindo assim que campos vetoriais tangentes sejam diferenciados como se fossem funções sobre a variedade com valores em um espaço vetorial fixo. A noção de uma conexão afim tem suas raízes na geometria e cálculo tensorial do século XIX, mas não foi completamente desenvolvida até o início da década de 1920, por Élie Cartan (como parte de sua teoria geral das conexões) e por Hermann Weyl (que usou a noção como uma parte de seus fundamentos da relatividade geral). A terminologia é devida a Cartan e tem suas origens na identificação de espaços tangentes no Espaço euclidiano Rn por translação: a ideia é que uma escolha de conexão afim faz uma variedade parecer infinitesimalmente como um espaço euclidiano não somente suave, mas como um espaço afim.

Uma conexão afim sobre a esfera rola o plano tangente afim de um ponto a outro. Desta forma, o ponto de contato traça uma curva no plano: o desenvolvimento.

Sobre qualquer variedade de dimensão positiva existem infinitas conexões afim. Se a variedade for dotada com uma métrica de Riemann, então existe uma escolha natural de conexão afim, chamada conexão de Levi-Civita. A escolha de uma conexão afim é equivalente à prescrição de um modo de diferenciar campos vetoriais que satisfazem diversas propriedades razoáveis (linearidade e a regra do produto). Isto fornece uma definição possível de uma conexão afim como uma derivada covariante ou conexão (linear) sobre um fibrado tangente. Uma escolha de conexão afim é também equivalente à noção de transporte paralelo, que é um método para transportar vetores tangentes ao longo de curvas. Isto também define um transporte paralelo sobre a estrutura fibrada. Transporte paralelo infinitesimal na estrutura fibrada fornece outra descrição de uma conexão afim, tanto como uma conexão de Cartan para o grupo afim bem como conexão principal sobre a estrutura fibrada.


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