Algèbre dynamique, espaces topologiques sans points et programme de Hilbert


Annals of Pure and Applied Logic 137 (2006), 256-290.
Structures algébriques dynamiques, espaces topologiques sans points et programme de Hilbert (pdf), fichier dvi.

Erratum : Pour la référence [37], dans l'article paru à Annals of Pure and Applied Logic, il manque un des trois auteurs: Ihsen Yengui.

Résumé : Une manière pertinente de revisiter le Programme de Hilbert serait la suivante: donner une sémantique constructive pour les mathématiques classiques.
Plus précisément donner une interprétation systématique des preuves classiques abstraites (qui utilisent le principe du tiers exclu et l'axiome du choix) au sujet des objets abstraits, en terme de preuves constructives au sujet de contreparties constructives de ces objets abstraits.
Si ce programme est rempli, nous sommes capables à la fin de l'histoire d'extraire des preuves constructives de résultats concrets à partir des preuves classiques abstraites de ces résultats.
Les structures algébriques dynamiques, ou ce qui revient à peu près au même les théories géométriques, semblent être un bon outil pour réaliser ce travail. Dans cette optique, les objets abstraits des mathématiques classiques sont remplacés par des spécifications incomplètes mais concrètes de ces mêmes objets.
La structure des théories géométriques donne naissance de manière naturelle à des treillis distributifs et à des espaces topologiques sans points. Les objets abstraits utilisés par les mathématiques classiques correspondent aux points classiques de ces espaces sans points.
Il faut insister sur deux faits expérimentaux importants.
1) Les preuves abstraites au sujet des points de ces espaces sans points peuvent en général (toujours?) être relues comme des preuves concernant les parties constructibles de ces espaces
2) Les espaces de fonctions continues sur ces espaces sans points sont souvent utilisés dans d'élégantes théories abstraites. Ces espaces de fonctions sont bien définis constructivement. Cela tient au théorème de compacité qui nous dit que dans le cadre en question tout est fini. La relecture constructive des preuves abstraites n'est alors rien d'autre que la constatation que les axiomes géométriques sont utilisés de manière correcte.

Dynamical algebraic structures, pointfree topological spaces and Hilbert's program

Abstract : A possible relevant meaning of Hilbert's program is the following one: give a constructive semantic for classical mathematics. More precisely, give a systematic interpretation of classical abstract proofs (that use Third Excluded Middle and Choice) about abstract objects, as constructive proofs about constructive versions of these objects.
If this program is fulfilled we are able at the end of the tale to extract constructive proofs of concrete results from classical abstract proofs of these results.
Dynamical algebraic structures or (this is more ore less the same thing) geometric theories seem to be a good tool for doing this job. In this setting, classical abstract objects are interpreted through incomplete concrete specifications of these objects.
The structure of axioms in geometric theories give rise in a natural way to distributive lattices and pointfree topological spaces. Abstract objects correspond to classical points of these pointfree spaces.
Two important experimental facts are to be stressed:
1) Abstract proofs about points of these pointfree spaces can very often (always?) be reread as constructive proofs about constructible subsets of these spaces
2) Function spaces on these pointfree spaces are often explicitely used in elegant abstract theories. The structure of these function spaces is fully constructive: indeed by compactness theorem, all is finite. The constructive rereading of the abstract proofs is in this setting is nothing but the simple constatation that abstract proofs use correctly (geometric) axioms.