Daniel Wallenta

• By perturbing the differential of a (cochain-)complex by "small" operators, one obtains what is referred to as quasicomplexes, i.e. a sequence whose curvature is not equal to zero in general. In this situation the cohomology is no longer defined. Note that it depends on the structure of the underlying spaces whether or not an operator is "small." This leads to a magical mix of perturbation and regularisation theory. In the general setting of Hilbert spaces compact operators are "small." In order to develop this theory, many elements of diverse mathematical disciplines, such as functional analysis, differential geometry, partial differential equation, homological algebra and topology have to be combined. All essential basics are summarised in the first chapter of this thesis. This contains classical elements of index theory, such as Fredholm operators, elliptic pseudodifferential operators and characteristic classes. Moreover we study the de Rham complex and introduce Sobolev spaces of arbitrary order as well as the concept of operatorBy perturbing the differential of a (cochain-)complex by "small" operators, one obtains what is referred to as quasicomplexes, i.e. a sequence whose curvature is not equal to zero in general. In this situation the cohomology is no longer defined. Note that it depends on the structure of the underlying spaces whether or not an operator is "small." This leads to a magical mix of perturbation and regularisation theory. In the general setting of Hilbert spaces compact operators are "small." In order to develop this theory, many elements of diverse mathematical disciplines, such as functional analysis, differential geometry, partial differential equation, homological algebra and topology have to be combined. All essential basics are summarised in the first chapter of this thesis. This contains classical elements of index theory, such as Fredholm operators, elliptic pseudodifferential operators and characteristic classes. Moreover we study the de Rham complex and introduce Sobolev spaces of arbitrary order as well as the concept of operator ideals. In the second chapter, the abstract theory of (Fredholm) quasicomplexes of Hilbert spaces will be developed. From the very beginning we will consider quasicomplexes with curvature in an ideal class. We introduce the Euler characteristic, the cone of a quasiendomorphism and the Lefschetz number. In particular, we generalise Euler's identity, which will allow us to develop the Lefschetz theory on nonseparable Hilbert spaces. Finally, in the third chapter the abstract theory will be applied to elliptic quasicomplexes with pseudodifferential operators of arbitrary order. We will show that the Atiyah-Singer index formula holds true for those objects and, as an example, we will compute the Euler characteristic of the connection quasicomplex. In addition to this we introduce geometric quasiendomorphisms and prove a generalisation of the Lefschetz fixed point theorem of Atiyah and Bott.…
• Die Theorie der Sequenzen mit kompakter Krümmung, sogenannter Quasikomplexe, ist eine Verallgemeinerung der Theorie der Fredholm Komplexe. Um ein Verständnis für (Quasi-)Komplexe zu gewinnen, müssen Inhalte aus verschiedenen Teilgebieten der Mathematik kombiniert werden. Alle hierfür wesentlichen Grundlagen sind im ersten Kapitel dieser Dissertation zusammengefasst. Dies betrifft unter anderem gewisse Elemente der Funktionalanalysis und der Differentialgeometrie, sowie die Theorie der klassischen Pseudodifferentialoperatoren. Im zweiten Kapitel wird anschließend die abstrakte Theorie der Quasikomplexe und zugehöriger Quasimorphismen im Kontext der Funktionalanalysis entwickelt. Dabei werden verschiedene Typen von Quasikomplexen und Quasimorphismen klassifiziert, deren Eigenschaften analysiert und Beispiele betrachtet. Ein zentraler Punkt hierbei ist die Lösung des Problems, für welche dieser Objekte sich eine besondere charakteristische Zahl, die sogenannte Lefschetz-Zahl, definieren lässt. Die dargestellten Resultate zeigen, dass dieDie Theorie der Sequenzen mit kompakter Krümmung, sogenannter Quasikomplexe, ist eine Verallgemeinerung der Theorie der Fredholm Komplexe. Um ein Verständnis für (Quasi-)Komplexe zu gewinnen, müssen Inhalte aus verschiedenen Teilgebieten der Mathematik kombiniert werden. Alle hierfür wesentlichen Grundlagen sind im ersten Kapitel dieser Dissertation zusammengefasst. Dies betrifft unter anderem gewisse Elemente der Funktionalanalysis und der Differentialgeometrie, sowie die Theorie der klassischen Pseudodifferentialoperatoren. Im zweiten Kapitel wird anschließend die abstrakte Theorie der Quasikomplexe und zugehöriger Quasimorphismen im Kontext der Funktionalanalysis entwickelt. Dabei werden verschiedene Typen von Quasikomplexen und Quasimorphismen klassifiziert, deren Eigenschaften analysiert und Beispiele betrachtet. Ein zentraler Punkt hierbei ist die Lösung des Problems, für welche dieser Objekte sich eine besondere charakteristische Zahl, die sogenannte Lefschetz-Zahl, definieren lässt. Die dargestellten Resultate zeigen, dass die in dieser Arbeit gegebene Definition eine natürliche Erweiterung der klassischen Lefschetz-Zahl darstellt. Abschließend wird die entwickelte Theorie im dritten Kapitel auf elliptische Quasikomplexe von Pseudodifferentialoperatoren angewendet. Dabei werden insbesondere Verallgemeinerungen der berühmten Atiyah-Singer-Index-Formel und des Lefschetz-Fixpunkt-Theorems von Atiyah and Bott bewiesen.…