Préface de « Higher topos theory » : n-champs (« n-stacks »)

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Sur mathoverflow (un site de dialogues où l’on peut poser des questions, aussi intéressant que mathstackexchange) on trouve des tas de pages passionnantes, dont ces deux sur le sujet des catégories supérieures (« Higher category theory »):

http://mathoverflow.net/questions/185997/why-higher-category-theory

Why Higher category theory? (Pourquoi les catégories superieures?)

Il y a plusieurs réponses mais le premier internaute qui répond lui conseille de lire la préface de « Higher topos theory ».

Un autre (David Corfield) lui signale deux sens du mot « Higher » :
– Au sens des (∞,1)-catégories (qui est celui retenu par Jacob Lurie dans son livre)
– au sens des n-catégories.
Il y a d’ailleurs une discussion portant sur Mathoverflow (où interviennent Jacob Lurie, David Corfield, Urs Schreiber, John Baez et d’autres) ici:

https://golem.ph.utexas.edu/category/2009/10/math_overflow.html#c033192https://golem.ph.utexas.edu/category/2009/10/math_overflow.html#c033192

Une autre page de Mathoverflow porte sur Jacob Lurie lui même et sur ses idées-clefs (« key insights »):

http://mathoverflow.net/questions/37825/what-are-jacob-luries-key-insights

L’un des intervenants signale comme source de ces idées la prise au sérieux des travaux de Grothendieck, notamment « A la poursuite des champs » (« Pursuing stacks ») qui est disponible sur Internet mais c’est un fichier tellement énorme que je ne suis pas arrivé à le télécharger sur ma tablette.
Un autre dit qu’il ne croit pas aux « super-héros » en mathématiques, mais aux « super-idées », ce qui est très juste, mais il y a une difficulté pour accéder aux « super-idées » de gens comme Grothendieck ou Lurie : la forme technique souvent extrêmement exigeante qui constitue le « revêtement » de ces idées.

La préface de « Higher topos theory »:

http://www.math.harvard.edu/~lurie/papers/highertopoi.pdf

s’étend des pages 7 à 15 (sur un total de 949 pages).

Page 9 Lurie se réfère effectivement à Grothendieck et à une lettre de lui à Quillen où il affirme qu’il devrait exister une théorie des n-champs (« n-stacks ») pour tout n entier positif ou nul.
Cette théorie des n-champs sur un espace X devrait être pensée comme « faisceau de n-types » (« sheaf of n-types ») : dans le cas où X est un point (et si l’on se restreint aux champs de groupoides) cette théorie devrait retrouver la théorie de l’homotopie classiquedes n-types.
Dans le cas n=0, un n-champ sur un espace topologique X est simplement un faisceau d’ensembles sur X, et la collection de ces faisceaux est le topos de Grothendieck paradigmatique:

Sh(X)

Que nous avons déjà expliqué

https://mathesisuniversalis.wordpress.com/2015/07/22/grothendiecktopos-4-faisceaux-sur-un-site-topos-de-grothendieck/

Jacob Lurie précise d’ailleurs page 14 que le mot « topos » voudra toujours dire « topos de Grothendieck ».

Lurie se pose trois questions dans la préface:

« Que doit on entendre par « faisceau de n-types? » , la réponse fait l’objet du livre.
Cette réponse permet de répondre aux deux suivantes:
La collection notée :

Sh≦n(X)

de ces faisceaux de n-types sur X possède la structure de ce que Lurie appelle

∞-catégories

et dont il fait la théorie au chapitre 1.

Enfin cette ∞-catégorie

Sh≦n(X)

est un exemple de

(n+1)-topos

c’est à dire une ∞-catégorie qui satisfait des axiomes analogues (pour les catégories supérieures) à ceux de Giraud pour les topoi de Grothendieck (cf chapitre 6).

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