From Morse functions to Lefschetz fibrations on cotangent bundles
[Des fonctions de Morse aux fibrations de Lefschetz sur les fibrés cotangents]
Journal de l’École polytechnique — Mathématiques, Tome 13 (2026), pp. 1547-1573

We prove that, for any Morse function on a compact manifold and any adapted gradient satisfying the Morse–Smale condition, there is a homotopically unique complex-valued symplectic Lefschetz fibration on the cotangent bundle whose restriction to the zero-section is the given function, whose imaginary part is the evaluation of covectors on the gradient, and which is equivariant under the actions of the fiberwise antipodal involution and the complex conjugation. Then we study the topology and symplectic geometry of the regular fibers of this fibration, which are well-defined Weinstein manifolds.

On démontre que, pour toute fonction de Morse sur une variété compacte et tout gradient adapté, vérifiant la condition de Morse-Smale, il existe sur le fibré cotangent une fibration de Lefschetz symplectique à valeurs complexes, unique à homotopie près, dont la restriction à la section nulle est la fonction donnée, dont la partie imaginaire est l’évaluation des covecteurs sur le gradient et qui est équivariante sous les actions de l’involution antipodale dans les fibres et de la conjugaison complexe. On étudie ensuite la topologie et la géométrie symplectique des fibres régulières de cette fibration, qui sont des variétés de Weinstein bien définies.

Reçu le :
Accepté le :
Publié le :
DOI : 10.5802/jep.354
Classification : 57R17, 57R70, 53D05
Keywords: Symplectic Lefschetz fibrations, cotangent bundles, Morse functions, Morse–Smale gradients, Weinstein manifolds, vanishing cycles, exact Lagrangian submanifolds
Mots-clés : Fibrations de Lefschetz symplectiques, fibrés cotangents, fonctions de Morse, gradients de Morse-Smale, variétés de Weinstein, cycles évanescents, sous-variétés lagrangiennes exactes

Emmanuel Giroux  1

1 CNRS and ENS–PSL (DMA, UMR 8553), F-75005 Paris, France
Licence : CC-BY 4.0
Droits d'auteur : Les auteurs conservent leurs droits
Emmanuel Giroux. From Morse functions to Lefschetz fibrations on cotangent bundles. Journal de l’École polytechnique — Mathématiques, Tome 13 (2026), pp. 1547-1573. doi: 10.5802/jep.354
@article{JEP_2026__13__1547_0,
     author = {Emmanuel Giroux},
     title = {From {Morse} functions to {Lefschetz} fibrations on~cotangent~bundles},
     journal = {Journal de l{\textquoteright}\'Ecole polytechnique {\textemdash} Math\'ematiques},
     pages = {1547--1573},
     year = {2026},
     publisher = {\'Ecole polytechnique},
     volume = {13},
     doi = {10.5802/jep.354},
     language = {en},
     url = {https://jep.centre-mersenne.org/articles/10.5802/jep.354/}
}
TY  - JOUR
AU  - Emmanuel Giroux
TI  - From Morse functions to Lefschetz fibrations on cotangent bundles
JO  - Journal de l’École polytechnique — Mathématiques
PY  - 2026
SP  - 1547
EP  - 1573
VL  - 13
PB  - École polytechnique
UR  - https://jep.centre-mersenne.org/articles/10.5802/jep.354/
DO  - 10.5802/jep.354
LA  - en
ID  - JEP_2026__13__1547_0
ER  - 
%0 Journal Article
%A Emmanuel Giroux
%T From Morse functions to Lefschetz fibrations on cotangent bundles
%J Journal de l’École polytechnique — Mathématiques
%D 2026
%P 1547-1573
%V 13
%I École polytechnique
%U https://jep.centre-mersenne.org/articles/10.5802/jep.354/
%R 10.5802/jep.354
%G en
%F JEP_2026__13__1547_0

[Cie24] K. Cieliebak - “A note on gradient-like vector fields”, 2024 | arXiv | Zbl

[Don99] S. K. Donaldson - “Lefschetz pencils on symplectic manifolds”, J. Differential Geometry 53 (1999) no. 2, p. 205-236 | MR | Zbl

[EG91] Y. Eliashberg & M. Gromov - “Convex symplectic manifolds”, in Several complex variables and complex geometry, Part 2 (Santa Cruz, CA, 1989), Proc. Sympos. Pure Math., vol. 52, Part 2, American Mathematical Society, Providence, RI, 1991, p. 135-162 | DOI | MR | Zbl

[Gir91] E. Giroux - “Convexité en topologie de contact”, Comment. Math. Helv. 66 (1991) no. 4, p. 637-677 | DOI | MR | Zbl

[GP17] E. Giroux & J. Pardon - “Existence of Lefschetz fibrations on Stein and Weinstein domains”, Geom. Topol. 21 (2017) no. 2, p. 963-997 | DOI | MR | Zbl

[Joh09] J. Johns - “The Picard–Lefschetz theory of complexified Morse functions”, 2009 | arXiv | Zbl

[Joh10] J. Johns - “Complexifications of Morse functions and the directed Donaldson-Fukaya category”, J. Symplectic Geom. 8 (2010) no. 4, p. 403-500 | DOI | MR | Zbl

[Lee25] S. Lee - “Lefschetz fibrations on cotangent bundles and some plumbings”, Selecta Math. (N.S.) 31 (2025) no. 5, article ID 91, 86 pages, arXiv:2105.11200v2 | DOI | MR | Zbl

[Sei08] P. Seidel - Fukaya categories and Picard-Lefschetz theory, Zurich Lectures in Advanced Math., European Mathematical Society, Zürich, 2008 | DOI | MR | Zbl

[Sma61] S. Smale - “On gradient dynamical systems”, Ann. of Math. (2) 74 (1961), p. 199-206 | DOI | MR | Zbl

[Sre24] M. Srecković - On the Floer theory of Lefschetz fibrations on the cotangent bundle extending Morse functions, Ph. D. Thesis, ENS–Paris, 2024, available at https://theses.fr/2024UPSLE003 | DOI

Cité par Sources :