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數(shù)學心

第三百三十一章 李代數(shù)(群論)

數(shù)學心 蔡澤禹 170 2020-10-28 03:42:57

  索菲斯·李意識到矩陣計算的內(nèi)在復雜性,這是因為行列式那種奇怪的計算性質(zhì)導致的。還有,就是對矩陣這個含義的理解,本身也有很多層次的內(nèi)在復雜性。

  其中就有非對易性,這是最重要也難以避免的一個性質(zhì)。

  由于矩陣計算的特殊性,和矩陣本身含義的深邃性,他發(fā)現(xiàn)了一種關(guān)于矩陣計算的特殊代數(shù)。

  只是,想著有些復雜,也許有用,還是更加深的用途。

  所以對其解釋,需要專門引入一個嚴謹?shù)恼f法,肯定是有關(guān)矩陣一類的。

  李與克萊因開始討論關(guān)于矩陣計算的一些問題:“我想研究一種代數(shù),就是那種不符合交換律的那種?!?p>  克萊因說:“我知道,矩陣絕大部分都不符合?!?p>  李說:“也不符合結(jié)合律?!?p>  克萊因說:“這個有意思了,細細想想,其實矩陣不符合結(jié)合律。我們應(yīng)該建立一種新型代數(shù)了,名字就叫非結(jié)合代數(shù)?!?p>  李說:“非結(jié)合代數(shù)是很寬泛的,我知道的非結(jié)合的代數(shù),是通過矩陣的性質(zhì)得來的。但是,我總覺得,不僅僅限于矩陣是這樣的,就是其他那些我還不知道的其他數(shù)學結(jié)構(gòu),也會有這個?!?p>  克萊因在想:如果是超出矩陣的其他代數(shù),也是可以表示非結(jié)合代數(shù)的,也不無可能。但是還有一種可能性,那就是任何代數(shù)都弄用矩陣來表示,就看會不會表示。

  克萊因說:“到了現(xiàn)在,如果想要在數(shù)學上有突破。我們要在新的數(shù)學領(lǐng)域大展拳腳,只需要去規(guī)范一些極其簡單的數(shù)學法則,如果規(guī)劃好那些看似簡單的法則后,我們就可以以此為基礎(chǔ)去擴張自己的優(yōu)美而繁華的版圖了?!?p>  李說:“我們的夢。只是這個非結(jié)合代數(shù),給人一種在思考上很別扭的感覺。又需要依賴有些難度但很重要的群論的結(jié)構(gòu)?!?p>  克萊因說:“我們已經(jīng)離不開群了,那些不愛學習群論的人,不要再碰數(shù)學?!?p>  李說:“非結(jié)合代數(shù)是環(huán)論里的一個分支,雖與結(jié)合代數(shù)有關(guān),但是去掉了乘法結(jié)合律。這個東西難免存在,畢竟數(shù)學是廣泛到人類不會輕易政府的程度。發(fā)現(xiàn)了非交換的,那離非結(jié)合的還遠嗎?”

  克萊因笑得肚子都疼了,對李說:“你要是用這種變態(tài)的思維研究數(shù)學,說不定整合上帝創(chuàng)造萬物的脾氣。就是想這個模型不好想?!?p>  后來,索菲斯·李創(chuàng)立李群。

  若爾當是研究矩陣的專家,對矩陣的研究也規(guī)范到喪心病狂的程度,當然與李代數(shù)的很多非結(jié)合代數(shù)思維不謀而合了。

  若爾當說:“李代數(shù),你規(guī)范好了嗎?”

  李說:“很多概念,有子代數(shù)、理想、正規(guī)群等等?!?p>  若爾當突然說:“在你心中,有些看似等于0的東西,并不見得真的是0吧。”

  李知道若爾當說的是那些基的矩陣表示,用行列式直接解,那就等于零。

  李說:“或許這個代數(shù)的神秘之處恰恰在此,我的矩陣的斜對角化簡完后,是都等于0的,按理說就是0 了吧。但是這些東西相互做一些計算,那也能算出很多花樣來,而且你也不能說那就不對吧。”

  若爾當笑道:“矩陣里只要有一個東西不為零,那就不是嚴格的零,對不對吧,你就是這個意思吧。你心里早就這么想了吧?!?p>  李說:“沒錯,我就是這個意思了,我攤牌了。”

  若爾當說:“大膽,你這個神經(jīng)病,那都是虛妄的,行列式算出來是0的,那就是0.你居然閑的無聊說它們不是0.還有拿它們計算。你對數(shù)學不負責任,你是在玩耍?!?p>  李說:“你敢對上帝發(fā)誓嗎?矩陣里只有一個地方不是0,你必須按0來算?”

  若爾當笑道:“跟你開玩笑呢,我太支持你了,你的非結(jié)合代數(shù)當然以此為根基。我要給你點贊。”

  最初是由19世紀挪威數(shù)學家,經(jīng)過一個世紀,特別是19世紀末和20世紀的前葉,由于威廉·基靈、嘉當、外爾等人卓有成效的工作,李代數(shù)本身的理論才得到完善,并且有了很大的發(fā)展。

  李代數(shù)是挪威數(shù)學家索菲斯·李在19世紀后期研究連續(xù)變換群時引進的一個數(shù)學概念,它與李群的研究密切相關(guān)。

  在更早些時候,它曾以含蓄的形式出現(xiàn)在力學中,其先決條件是“無窮小變換”概念,這至少可追溯到微積分的發(fā)端時代。

  可用李代數(shù)語言表述的最早事實之一是關(guān)于哈密頓方程的積分問題。

  李是從探討具有r個參數(shù)的有限單群的結(jié)構(gòu)開始的,并發(fā)現(xiàn)李代數(shù)的四種主要類型。

  法國數(shù)學家嘉當在1894年的論文中給出變數(shù)和參變數(shù)在復數(shù)域中的全部單李代數(shù)的一個完全分類。

  他和德國數(shù)學家基靈都發(fā)現(xiàn),全部單李代數(shù)分成4個類型和5個例外代數(shù),嘉當還構(gòu)造出這些例外代數(shù)。

  嘉當和德國數(shù)學家外爾還用表示論來研究李代數(shù),后者得到一個關(guān)鍵性的結(jié)果。

  到20世紀80年代,李代數(shù)不再僅僅被理解為群論問題線性化的工具,它還是有限群理論及線性代數(shù)中許多重要問題的來源。

  李代數(shù)的理論不斷得到完善和發(fā)展,其理論與方法已滲透到數(shù)學和理論物理的許多領(lǐng)域。

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