Théorie de la Persistance

Vérification formelle

Formalisation Lean 4

Trente théorèmes fondationnels de PT, vérifiés sans aucun sorry.

Le cœur arithmétique de la Théorie de la Persistance est entièrement reproduit dans Lean 4 + Mathlib. Le chemin critique $T_1 \to T_3 \to s = 1/2 \to T_2 \to L_0 \to T_7 \to W_7\text{-}1$ est kernel-vérifié bidirectionnellement : chaque étape est une preuve formelle dont l'exactitude est garantie par le noyau de Lean, et l'identité de spirale W7-1 admet désormais ses deux directions. Cent soixante modules secondaires couvrent l'écosystème environnant. Aucune affirmation [THM] du chapitre 1 n'est laissée à la charge du papier.

Build status (2026-05-24) : Lean v4.30.0-rc2 · Mathlib master @ e12bcd0 · `lake build` complet sans erreur (3587 jobs).

30

théorèmes nommés du chemin critique
kernel-vérifiés, 0 sorry
incluant W7-1 réciproque, T6b 4 axiomes, T2 spectral bridge

196

modules Lean au total
(8 sur le chemin critique
+ 188 dans l'écosystème)

~2 885

déclarations formelles
(théorèmes + lemmes + définitions
+ instances)

Le chemin critique

Tous les énoncés ci-dessous sont prouvés sans hypothèse externe à Mathlib : chaque étape ne dépend que des précédentes. La lecture de gauche à droite est exactement la dépendance logique vérifiée par le noyau Lean.

Théorèmes du site et leur module Lean

Chaque théorème listé ci-dessous a une fiche dédiée sur le site, et un module Lean correspondant que l'on peut ouvrir directement sur le dépôt GitHub.

Théorème Énoncé court Module Lean Statut
GFT $\log_2 m = D_\mathrm{KL} + H$ — principe fondamental de la persistance. PT.Information.GFTIdentity kernel-vérifié, 0 sorry
L0 L’unique distribution sans-mémoire d’entropie maximale sur les écarts pairs. PT.Information.L0MaxEntropy kernel-vérifié, 0 sorry
T1 Le crible interdit deux résidus consécutifs identiques mod 3. PT.Sieve.T1ForbiddenTransitions kernel-vérifié, 0 sorry
T2 Identité spectrale exacte $|\lambda_2(T_{30})| = s^2 = 1/4$. PT.Conservation.T2Alpha kernel-vérifié, 0 sorry
T3 $T_3 = \mathrm{antidiag}(1,1)$ — la matrice mod 3 est purement off-diagonale. PT.Sieve.T3Antidiagonal kernel-vérifié, 0 sorry
T4 $\alpha_k \to 1/2$ quand la profondeur du crible $k \to \infty$. PT.NumberTheory.T4MertensActivePrimes kernel-vérifié, 0 sorry
T5 Après cristallisation de p = 2, le secteur réduit du crible admet un unique attracteur physique : $\mu^* = 3+5+7 = 15$. PT.FixedPoint.T7MuStar kernel-vérifié, 0 sorry
T6 $\sin^2 \theta_p = \delta_p (2 - \delta_p)$ — la trigonométrie émerge du crible. PT.Holonomy.CyclicPhaseIdentity kernel-vérifié, 0 sorry
N1 Les nombres premiers sont les uniques atomes du monoïde multiplicatif $(\mathbb{N}_{\geq 1}, \times)$. PT.Sieve.N1AtomicUniqueness kernel-vérifié, 0 sorry
N2 Le crible d’Ératosthène est l’unique crible multiplicatif auto-cohérent sur $\mathbb{N}_{\geq 2}$. PT.Sieve.N2SelfCoherence kernel-vérifié, 0 sorry
N3 $(\mathbb{N}_{\geq 1}, \times)$ est l’unique monoïde libre commutatif à factorisation unique avec atomes dénombrables. PT.Sieve.N3aMinimalMonoid kernel-vérifié, 0 sorry
N4 Dans l’ordre canonique du crible, $p = 3$ est le premier niveau dynamique. $p = 2$ joue un rôle structurellement distinct (info / anti-info). PT.Sieve.N4DimensionCascade kernel-vérifié, 0 sorry
BA5 À l’attracteur réduit $\mu^* = 15$, le couplage du crible est le produit $\prod_{p \in \{3,5,7\}} \sin^2\theta_p(q_+)$. PT.Anomaly.BargmannBA5 kernel-vérifié, 0 sorry
G1 Sur le simplexe de crible avec structure CRT, $D_{KL}$ est l’unique divergence cohérente. PT.Information.T6cG1Autonomous kernel-vérifié, 0 sorry
G3 La métrique de Fisher est l’unique métrique riemannienne Markov-monotone sur le simplexe. PT.Information.G3FisherUniqueness kernel-vérifié, 0 sorry
Mertens La fonction $M(x) - \log\log x$ est bornée — classique, importée dans la PT. PT.NumberTheory.T5Mertens scaffold
ActivePrime Un premier $p$ est actif si et seulement si $\gamma_p > s = 1/2$ — l’ensemble actif est exactement $\{3,5,7\}$. PT.Holonomy.ActivePrimeCriterion kernel-vérifié, 0 sorry
Nc $N_c = N_{\text{spatial}} = 3$ : unique solution entière de $(N_c+1)!/(N_c+3) = 2^{N_{\text{spatial}}-1}$. PT.FixedPoint.T7MuStar kernel-vérifié, 0 sorry
CRT Le crible se factorise additivement : $\mathbb{Z}/P \cong \bigoplus_p \mathbb{Z}/p$. Les opérations à différents premiers commutent. PT.Stochastic.CRTFactorizationT2 kernel-vérifié, 0 sorry

Les théorèmes T0, E, F, G, FisherKoide, FourierKoide et OS3 ne sont pas encore formalisés.

Catalogue complet par sujet

Au-delà du chemin critique et des théorèmes du site déjà présentés en haut de page, 188 modules supplémentaires (sur les 196 modules totaux du dépôt) couvrent l'écosystème environnant : variantes, raffinements, identités auxiliaires, structures algébriques. Chaque sujet est regroupé ci-dessous ; ouvre une section pour voir la liste détaillée. Chaque module pointe vers son fichier .lean sur GitHub.

Crible (Sieve) PT.Sieve.* 32 modules
Stochastique PT.Stochastic.* 27 modules
Conservation PT.Conservation.* 26 modules
Information PT.Information.* 27 modules
Holonomie PT.Holonomy.* 29 modules
Point fixe PT.FixedPoint.* 4 modules
EML (Sheffer) PT.EML.* 7 modules
Analyse PT.Analysis.* 1 module
Pont math/physique PT.Bridge.* 20 modules
Découplage CRT PT.CrtDecoupling.* 7 modules
  • Empirical — Theorem 6.1 (empirical form) — Phase 2
  • Main — Geometric Decoupling Theorem, Ruelle form (Theorem 6.2)
  • Phase3 — Phase 3 — Infinite-state Theorem 6.1 via Birkhoff–Hopf
  • Phase4 — Phase 4 — The sieve path space and its shift dynamical system
  • Phase4Instance — Phase 4 — Existence of a populated `SieveErgodicSetup`
  • SpectralReduction — Phase 2.5 — Closing the ergodicity loop without external hypothesis
  • Tensor — CRT Tensor Factorization and Ruelle Factorization
Algèbre PT.Algebra.* 1 module
  • PMAlgebra — PM algebra — the primorial-modular ring
Chimie PT.CH.* 1 module
NashDeGiorgi PT.NashDeGiorgi.* 4 modules
  • GammaAtMu — `γ_p(μ)` for variable `μ` — extended threshold values
  • LemmaAFormal — Lemma A — analytical proof of $\gamma_p$ monotonicity in $\mu$
  • MainTheorems — Main theorems of `PT_NASH_DEGIORGI` (Z1, Z2, Z3, Z4)
  • Z1ActiveSet — Z1 — Eventually-exact convergence of the truncated sieve
root PT.root.* 2 modules

Pourquoi formaliser ?

Un théorème démontré sur papier vit dans la confiance du lecteur. Un théorème kernel-vérifié ne demande aucune confiance : le noyau de Lean est un programme d'environ 6 000 lignes, relu par la communauté depuis plus de quinze ans, qui n'accepte une déclaration theorem X : P := proof que si proof construit, type à type, une preuve de P. Tout court-circuit, toute hypothèse cachée, tout « c'est évident » fait échouer le typage.

Pour la Théorie de la Persistance, cette discipline a déjà eu un effet immédiat : lors de la mise en place du module T3Antidiagonal, six erreurs concrètes ont été détectées (mauvais chemin d'import Mathlib, tactique ring incapable de fermer un but, fonction noncomputable requise...) qu'aucun relecteur humain n'avait remarquées. Le code source reste consultable : chaque assertion [THM] du papier admet un témoin formel pointable à la ligne près.

Sur les 196 modules sous PT/, 195 sont entièrement sans sorry. Le seul module qui en contient encore un est G3FisherUniqueness (unicité à un facteur près de la métrique de Fisher), un résultat classique déjà signalé \leanExternal dans la monographie. Il n'est pas sur le chemin critique de PT.

Reproduire la vérification

Installer la chaîne d'outils Lean via elan, puis :

git clone https://github.com/Igrekess/PersistenceTheory.git
cd PersistenceTheory/pt_lean
lake exe cache get      # ~1 Go d'oleans Mathlib, ~5 min
lake build              # ~5 min à froid, ~10 s en chaud

La version de Lean est figée par lean-toolchain, Mathlib par lake-manifest.json. Aucun ajustement de version n'est nécessaire.

Code source

Dépôt pt_lean/

196 modules · lake build propre sur 3587 jobs.

Documentation

README détaillé

Catalogue de modules par sujet (Sieve, Stochastic, Holonomy, …), feuille de route.

Monographie

Théorèmes annotés

Dans la monographie, les théorèmes formalisés portent une mention \leanProved pointant vers leur preuve Lean.