Group representations, algebraic dynamics and torsion theories

Abstract

La tesis está organizada en doce capítulos, divididos en cinco partes. La Parte I comprende los primeros tres capítulos. En el Capítulo 1 damos una breve introducción a la teoría de las categorías y recordamos las técnicas de las teorías de torsión y de la localización de categorías de Grothendieck. Empezamos el Capítulo 2 introduciendo la categoría de los "casi-frames" y estudiamos algunas construcciones básicas en esta categoría; en la segunda parte del capítulo estudiamos las dimensiones de Krull y de Gabriel de los casi-frames. Usando el hecho que los retículos de sub-objectos de un objeto dado en una categoría de Grothendieck es un casi-frame, podemos re-definir las nociones clásicas de dimension de Krull y de Gabriel para estos objetos. En el Capítulo 3 damos una breve introducción a los grupos y módulos topológicos. En particular, enunciamos el Teorema de Dualidad de Pontryagin-Van Kampen y el Teorema de Inversión de Fourier; además damos una demostración completa de un caso particular del Teorema de Dualidad de Müller entre módulos discretos y estrictamente linealmente compactos. Le Parte II está dedicada al estudio de la entropía en un contexto categórico. En el Capítulo 4 introducimos la categoría de los semigroupos pre-normados y la categoría de las T-representaciones de un monoide T sobre una categoría dada. Entonces definimos y estudiamos una función de entropía en la categoría de las T-representaciones sobre la categoría de los semigrupos pre-normados, con mayor énfasis en el caso en que T es un grupo amenable. En el Capítulo 5 damos ejemplos de invariantes clásicos que se pueden obtener de forma funtorial usando la entropía de semigrupos pre-normados definida en el capítulo anterior. Finalmente en el Capítulo 6 demostramos un Teorema Puente que relaciona la entropía topológica de acciones sobre grupos localmente compactos abelianos con la entropía algebraica de la acción sobre el grupo dual. En la Parte III estudiamos el problema de la extensión de las funciones de longitud a clases de módulos sobre productos cruzados utilizando la entropía. En particular, en el Capítulo 7 demostramos un teorema que describe la estructura de todas las funciones de longitud de una categoría de Grothendieck con dimensión de Gabriel. En el Capítulo 8 definimos y estudiamos la L-entropía algebraica de un RfiG-módulo M por la izquierda, donde R en un anillo general, G en un grupo amenable numerable y L es una función de longitud. En la Parte IV aplicamos la teoría desarollada a lo largo de la tesis a algunas conjeturas clásicas de la teoría de representaciones de grupos: la \Surjunctivity Conjecture", la \L-Surjunctivity Conjecture", la \Stable Finiteness Conjecture" y la \Zero-Divisors Conjecture". En el Capítulo 9 describimos las conjeturas y algunas relaciones entre ellas, inducidas por la dualidad de Müller. En el Capítulo 10 nos centramos en el caso amenable de las conjeturas, utilizando la entropía topologica para demostrar la Surjunctivity Conjecture para grupos amenables. Además explotamos la L-entropía algebraica para estudiar una versión general de la Stable Finiteness Conjecture y de la Zero-Divisors Conjecture. En el Capítulo 11 nos centramos en el caso sóficio de la L-Surjunctivity Conjecture y de la Stable Finiteness Conjecture, reduciendo ambas conjeturas a un enunciado más general sobre endomorfismos de casi-frames. Esto nos permite extender los resultados conocidos hasta ahora sobre las dos conjeturas. La Parte V está dedicada al estudio de aproximaciones de modelos para el algebra homológica relativa. En particular, aplicamos las herramientas desarrolladas en los Capítulos 1 y 2 para generalizar y re-interpretar algunos resultados recientes de Chachólski, Neeman, Pitsch, y Scherer.

The thesis is organized in twelve chapters divided in five parts. Part I encompasses the first three chapters and consists mainly of background material. In Chapter 1 we provide the necessary background in general category theory and we recall the machinery of torsion theories and localization of Grothendieck categories. We start Chapter 2 introducing the category of quasi-frame and we study the basic constructions in this category. In the second part of the chapter we study the Krull and the Gabriel dimension of quasi-frames. Using the fact that the poset of sub-objects of a given object in a Grothendieck category is a quasi-frame, we re-obtain the classical notions of Krull and Gabriel dimension for such objects. In Chapter 3 we provide the necessary background in topological groups and modules. In particular, we state the Pontryagin-Van Kampen Duality Theorem and the Fourier Inversion Theorem, furthermore we give a complete proof of a particular case of the Mülcer Duality Theorem between discrete and strictly linearly compact modules. Part II is devoted to the study of entropy in a categorical setting. In Chapter 4 we introduce the category of pre-normed semigroups and the category of left T-representations of a monoid T over a given category. Then, we introduce and study an entropy function in the category of left T-representations over the category of normed-semigroups, with particular emphasis on the case when T is an amenable group. Chapter 5 consist of a series of examples of classical invariants that can be obtained functorially using the entropy of pre-normed semigroups. Finally, in Chapter 6 we prove a Bridge Theorem that connects the topological entropy of actions on locally compact Abelian groups to the algebraic entropy of the action induced on the dual group. Part III is devoted to the study of length functions and to apply the machinery of entropy to extend length functions to crossed products. Indeed, in Chapter 7 we prove a general structure theorem for length functions of Grothendieck categories with Gabriel dimension. In Chapter 8 we define the algebraic L-entropy of a left RfiG-module M, where R is a general ring and G is a countable amenable group and L is a suitable length function. In Part IV we apply the theory developed in the three previous parts to some classical conjectures in group representations: the Surjunctivity Conjecture, the L-Surjunctivity Conjecture, the Stable Finiteness Conjecture and the Zero-Divisors Conjecture. Using the Müller Duality Theorem we can clarify some relations among these conjectures. In Chapter 10 we concentrate on the amenable case of the above conjectures. In particular, we show how to use topological entropy to prove the Surjunctivity Conjecture for amenable groups and we use the algebraic L-entropy to study (general versions of) the Stable Finiteness and the Zero-Divisors Conjectures. In Chapter 11 we concentrate on the sofic case of the L-Surjunctivity and of the Stable Finiteness Conjectures. In particular, we reduce both conjectures to a more general statement about endomorphisms of quasi-frames. This allows us to generalize the known results on both conjectures. Finally, Part V is devoted to the study of model approximations for relative homological algebra. In particular, we apply the machinery introduced in Chapters 1 and 2 to extend and reinterpret some recent results of Chachfiolski, Neeman, Pitsch, and Scherer.