Diego Andres Lopez Valencia

• This thesis bridges two areas of mathematics, algebra on the one hand with the Milnor-Moore theorem (also called Cartier-Quillen-Milnor-Moore theorem) as well as the Poincaré-Birkhoff-Witt theorem, and analysis on the other hand with Shintani zeta functions which generalise multiple zeta functions. The first part is devoted to an algebraic formulation of the locality principle in physics and generalisations of classification theorems such as Milnor-Moore and Poincaré-Birkhoff-Witt theorems to the locality framework. The locality principle roughly says that events that take place far apart in spacetime do not infuence each other. The algebraic formulation of this principle discussed here is useful when analysing singularities which arise from events located far apart in space, in order to renormalise them while keeping a memory of the fact that they do not influence each other. We start by endowing a vector space with a symmetric relation, named the locality relation, which keeps track of elements that are "locally independent". TheThis thesis bridges two areas of mathematics, algebra on the one hand with the Milnor-Moore theorem (also called Cartier-Quillen-Milnor-Moore theorem) as well as the Poincaré-Birkhoff-Witt theorem, and analysis on the other hand with Shintani zeta functions which generalise multiple zeta functions. The first part is devoted to an algebraic formulation of the locality principle in physics and generalisations of classification theorems such as Milnor-Moore and Poincaré-Birkhoff-Witt theorems to the locality framework. The locality principle roughly says that events that take place far apart in spacetime do not infuence each other. The algebraic formulation of this principle discussed here is useful when analysing singularities which arise from events located far apart in space, in order to renormalise them while keeping a memory of the fact that they do not influence each other. We start by endowing a vector space with a symmetric relation, named the locality relation, which keeps track of elements that are "locally independent". The pair of a vector space together with such relation is called a pre-locality vector space. This concept is extended to tensor products allowing only tensors made of locally independent elements. We extend this concept to the locality tensor algebra, and locality symmetric algebra of a pre-locality vector space and prove the universal properties of each of such structures. We also introduce the pre-locality Lie algebras, together with their associated locality universal enveloping algebras and prove their universal property. We later upgrade all such structures and results from the pre-locality to the locality context, requiring the locality relation to be compatible with the linear structure of the vector space. This allows us to define locality coalgebras, locality bialgebras, and locality Hopf algebras. Finally, all the previous results are used to prove the locality version of the Milnor-Moore and the Poincaré-Birkhoff-Witt theorems. It is worth noticing that the proofs presented, not only generalise the results in the usual (non-locality) setup, but also often use less tools than their counterparts in their non-locality counterparts. The second part is devoted to study the polar structure of the Shintani zeta functions. Such functions, which generalise the Riemman zeta function, multiple zeta functions, Mordell-Tornheim zeta functions, among others, are parametrised by matrices with real non-negative arguments. It is known that Shintani zeta functions extend to meromorphic functions with poles on afine hyperplanes. We refine this result in showing that the poles lie on hyperplanes parallel to the facets of certain convex polyhedra associated to the defining matrix for the Shintani zeta function. Explicitly, the latter are the Newton polytopes of the polynomials induced by the columns of the underlying matrix. We then prove that the coeficients of the equation which describes the hyperplanes in the canonical basis are either zero or one, similar to the poles arising when renormalising generic Feynman amplitudes. For that purpose, we introduce an algorithm to distribute weight over a graph such that the weight at each vertex satisfies a given lower bound.…
• Diese Arbeit schlägt eine Brücke zwischen zwei Bereichen der Mathematik, einerseits der Algebra mit dem Milnor-Moore-Theorem (auch Cartier-Quillen-Milnor-Moore-Theorem genannt) sowie dem Poincaré-Birkhoff-Witt-Theorem und andererseits der Analysis mit den Shintani-Zetafunktionen, die eine Verallgemeinerung der Mehrfach-Zetafunktionen darstellen. Der erste Teil ist einer algebraischen Formulierung des Lokalitätsprinzips in der Physik und Verallgemeinerungen von Klassifikationstheoremen wie dem Milnor-Moore- und dem Poincaré-Birkhoff-Witt-Theorem auf den Lokalitätsrahmen gewidmet. Das Lokalitätsprinzip besagt grob, dass Ereignisse, die in der Raumzeit weit voneinander entfernt stattfinden, sich nicht gegenseitig beeinflussen. Die hier erörterte algebraische Formulierung dieses Prinzips ist nützlich bei der Analyse von Singularitäten, die aus weit voneinander entfernten Ereignissen im Raum entstehen, um sie zu renormalisieren und dabei die Tatsache im Gedächtnis zu behalten, dass sie sich nicht gegenseitig beeinflussen. Wir beginnenDiese Arbeit schlägt eine Brücke zwischen zwei Bereichen der Mathematik, einerseits der Algebra mit dem Milnor-Moore-Theorem (auch Cartier-Quillen-Milnor-Moore-Theorem genannt) sowie dem Poincaré-Birkhoff-Witt-Theorem und andererseits der Analysis mit den Shintani-Zetafunktionen, die eine Verallgemeinerung der Mehrfach-Zetafunktionen darstellen. Der erste Teil ist einer algebraischen Formulierung des Lokalitätsprinzips in der Physik und Verallgemeinerungen von Klassifikationstheoremen wie dem Milnor-Moore- und dem Poincaré-Birkhoff-Witt-Theorem auf den Lokalitätsrahmen gewidmet. Das Lokalitätsprinzip besagt grob, dass Ereignisse, die in der Raumzeit weit voneinander entfernt stattfinden, sich nicht gegenseitig beeinflussen. Die hier erörterte algebraische Formulierung dieses Prinzips ist nützlich bei der Analyse von Singularitäten, die aus weit voneinander entfernten Ereignissen im Raum entstehen, um sie zu renormalisieren und dabei die Tatsache im Gedächtnis zu behalten, dass sie sich nicht gegenseitig beeinflussen. Wir beginnen damit, dass wir einen Vektorraum mit einer symmetrischen Relation, der so genannten Lokalitätsrelation, ausstatten, die die "lokal unabhängigen" Elemente festhält. Das Paar aus einem Vektorraum und einer solchen Relation wird als Vorlokalitäts-Vektorraum bezeichnet. Dieses Konzept wird auf Tensorprodukte erweitert, die nur Tensoren aus lokal unabhängigen Elementen zulassen. Wir erweitern dieses Konzept auf die Lokalitäts-Tensor-Algebra und die symmetrische Lokalitäts-Algebra eines Vorlokalitäts-Vektorraums und beweisen die universellen Eigenschaften jeder dieser Strukturen. Wir führen auch die Vorlokalitäts-Lie-Algebren zusammen mit den zugehörigen universellen Hüllalgebren der Lokalität ein und beweisen ihre universelle Eigenschaft. Später übertragen wir alle diese Strukturen und Ergebnisse aus dem Kontext der Vorlokalität in den Kontext der Lokalität, wobei die Lokalitätsbeziehung mit der linearen Struktur des Vektorraums kompatibel sein muss. Auf diese Weise können wir Lokalitäts-Kohlengebren, Lokalitäts-Bialgebren und Lokalitäts-Hopf-Algebren definieren. Schließlich werden alle vorherigen Ergebnisse verwendet, um die Lokalitätsversionen des Milnor-Moore- und des Poincaré-Birkhoff-Witt-Theorems zu beweisen. Es ist erwähnenswert, dass die vorgestellten Beweise nicht nur die Ergebnisse im üblichen (Nichtlokalitäts-) Aufbau verallgemeinern, sondern auch oft weniger Hilfsmittel verwenden als ihre Gegenstücke in ihren Nichtlokalitäts-Gegenstücken. Der zweite Teil ist der Untersuchung der polaren Struktur der Shintani-Zeta-Funktionen gewidmet. Diese Funktionen, die u.a. die Riemman-Zetafunktion, die multiplen Zetafunktionen und die Mordell-Tornheim-Zetafunktionen verallgemeinern, werden durch Matrizen mit reellen, nicht-negativen Argumenten parametrisiert. Es ist bekannt, dass Shintani-Zetafunktionen sich zu meromorphen Funktionen mit Polen auf affinen Hyperebenen erweitern. Wir verfeinern dieses Ergebnis, indem wir zeigen, dass die Pole auf Hyperebenen liegen, die parallel zu den Facetten bestimmter konvexer Polyeder verlaufen, die mit der Definitionsmatrix für die Shintani-Zeta-Funktion assoziiert sind. Letztere sind explizit die Newton-Polytope der Polynome, die durch die Spalten der zugrunde liegenden Matrix induziert werden. Wir beweisen dann, dass die Koeffizienten der Gleichung, die die Hyperebenen in der kanonischen Basis beschreibt, entweder Null oder Eins sind, ähnlich wie die Pole, die bei der Renormierung generischer Feynman-Amplituden entstehen. Zu diesem Zweck führen wir einen Algorithmus ein, um die Gewichte über einen Graphen so zu verteilen, dass das Gewicht an jedem Knoten eine gegebene untere Schranke erfüllt.…