La logique des topos

Abstract

Les synthèses nouvelles par le rapprochement de disciplines mathématiques différentes constituent des événements remarquables dans l'histoire des mathématiques. Une telle synthèse semble émerger actuellement du rapprochement de:(1) La géométrie algébrique sous la forme élaborée par Grothendieck.(2) La logique formelle.Le point de contact s'est effectué aux environs de 1970 par W. Lawvere et M. Tierney et l'instrument de rapprochement a été la théorie des catégories, plus particulièrement la théorie des faisceaux. Depuis ce moment, une dialectique incessante imprime un mouvement dynamique à toute une série de recherches qui visent à rapprocher les méthodes suivantes:(1) Mathématique intuitionniste.(2) Forcing de Cohen et Robinson.(3) Logique algébrique.(4) Géométrie algébrique.(5) Géométrie différentielle et analytique.(6) Topologie algébrique: cohomologie, homotopie.(7) Théorie de Galois.Certains rapprochements sont dans un stade avancé, d'autres encore embryonnaires: (6) ↔ (3).La structure centrale qui joue le rôle d'élément provocateur et unificateur est celle de topos. Avant d'être axiomatisée par Lawvere, celle-ci a été étudiée systématiquement par l'école de Grothendieck (voir [1]) et c'est dans le contexte de la géométrie algébrique qu'elle fit son apparition. Dans cet article nous utiliserons cependant la définition de Lawvere telle qu'améliorée par Mikkelsen [12] et Kock [8].Le but de ce travail est de présenter une version (au sens de la logique formelle) du concept de topos et d'examiner brièvement les rapports entre la théorie des topos, la logique et les mathématiques. Cette version a déjà été exposée par l'un des auteurs lors du Séminaire de Mathématiques Supérieures de l'Université de Montréal, à l'été 1974. Depuis elle a fait l'objet d'une thèse où elle a été améliorée et sa cohérence vérifiée [2]. Des systèmes différents ont été proposés simultanément par Fourman [4] et Coste [3].