客户端
游戏
无障碍

1

评论

9

3

手机看

微信扫一扫,随时随地看

年轻的伽罗瓦究竟开创了什么神奇理论

伽罗瓦(Évariste Galois仅仅学了5年数学,就完成了欧拉、高斯和拉格朗日等大神穷其一生都没能解决的问题,年仅二十岁开创了现代代数学的先河,这是数学史上的奇迹。
图片
数学史上绝无仅有的奇才——埃瓦里斯特·伽罗瓦(Évariste Galois)
今天就用通俗的语言,来谈谈他开创的究竟是什么神奇理论。
伽罗瓦在探索五次方程求解问题时,提出的“群论”(Group Theory)当时没人能理解,直到他死后14年,这一理论才被数学界接受。
简而言之,群论就是对数学的再一次抽象,是抽象代数的基础。
抽象的目的是为了发现更本质的数学结构,但也让难度陡然增加。
不过别担心,今天我们用小学数学知识来解释它。
首先,“群”是一个跳出普通计算的概念,在这里,加法、乘法、图形的旋转、开关的开闭,都可以当成是计算,被称为二元运算,群论就是要发现这些运算背后的共性——对称
图片
越抽象,越本质,但“群”为什么与对称有关?
这源于对“群”的定义,群的运算必须具备封闭性

所谓的封闭性,就是构成群的元素,来自一个集合,经过运算,结果还在原集合内。

图片
举个例子:一个班的学生排队来到操场,让他们自由活动,然后突然让他们就近再排成一排。这样虽然顺序变了,但人没多也没少,这就是运算的封闭性。
只是在队伍里,可能小帅与小美的位置互换了;也可能小红占了小蓝的位置,小蓝占了小明的位置,而小明又占了小红的位置,形成了轮换,这些通过一定的变换,还能看上去和之前一样,就是对称。
图片

只要群运算是封闭的,就会具有对称性。

不同的对称,意味着不同的结构。

而且如果构成群的元素是有限的,那么这种对称结构也很有限,掌握它们就意味着掌握了万物的运算法则。
图片
大部分群论入门书,会一下子冒出很多专业术语,非常不友好,比如:子群、商群、陪集、正规子群、直积、半直积、正规化子、同态、同构……一叠加,彻底晕了。
有时候数学并不是逻辑有多难,而是新冒出来的概念和已有的知识没有链接,所以思维没法跟上。

其实只要用一个不太严谨的类比,你就能瞬间明白数学家整出这些名词到底为了

一句话,“群”就像小学算术中的分解质因数
每一个数字都能分解成质数相乘的形式。群也一样,它也能被分解成更小的更基本的群,这就是子群。这些小群“相乘”,能构成复杂的大群。这里的“相乘”就是直积或者半直积。小群各有各的对称性,“相乘”后会蕴含在大群中,群论就是通过分解小群来研究这种结构。
图片
群论在二十世纪大放异彩,现代物理学家认为宇宙中的物质和相互作用,整体上就是一个大群。在强力、弱力、电磁力和引力4个层面,微观粒子因其对称性的差异形成了不同的群,然后这些群“相乘”又能构建出更大的群,大群将包含全部的微观粒子,这就是规范场论的思想。目前只差引力还没能纳入进去,物理学家们希望能找到引力所蕴含的群结构,并与之前的群“相乘”,以完成物理学上的大统一。
图片
目前规范场论已经用群论的形式统一了强力、弱力与电磁力,就差找到引力的群结构
明白了这个道理,再看专业术语,是不是友好了很多


原点阅读入驻小红书啦!

每天更新科普小知识

点个关注哟!

欢迎加入清华原点阅读和小伙伴们微信读者群

免责声明:本内容来自腾讯平台创作者,不代表腾讯新闻或腾讯网的观点和立场。
举报
00:15
3427支股票的诊断结果已出,散户赶紧输入代码,免费领取诊股报告
广告老卢说财
了解详情
评论 0文明上网理性发言,请遵守《新闻评论服务协议》
请先登录后发表评论~
查看全部0条评论
首页
刷新
反馈
顶部