伽罗瓦天才创造出一个通过结构研究对称及作用不变的空间
天才伽罗瓦一不小心创建了 群论,将数学从数和形的研究跃升到从系统层面在抽象空间(容纳对象及其运动场所)上研究结构(运算)的范式转换,开启了数学研究整个代数系统结构以及其中对象及其运动特点问题 ,有群内部特点,通过群作用(群元素对集合或者群进行“乘法”操作)研究系统间影响关系。而且在物理和化学上有着辉煌应用。
一、研究系统结构特点方法
1、分类简化
通过某个标准(合成法则/运算规则)选择适当规则(群四点,公设)分类得到有应用意义的不同结构类别(不同的群)。 或者再加上一些限制条件,构成环、域或线性空间等。研究一个内容就能解决这个系统中不同对象面临的共同问题。解决问题的方式从单个问题的突破到一次解决一大类问题的突破。
2、结论推广
在一个类别中即可以通过抽象研究(抽象群)得到一些明显结论,还通过只研究其中一个典型代表(典型群,如有目的构造可逆矩阵的子群形成的线性群)得到相应的结论再直接应用到同构或者同态的系统去。
3、分而治之
对于复杂系统(群),通过研究具有简单结构的部分(子群)得到系统总体结构(群)特点。 一种核心的有效方法论。
二、研究对象运动特点并分类
1、运动完全不变性(对称/自同构)
群元素满足一定条件(单位元、结合律)作用于(合成法则)一个集合,这些对象就具有完全一致性,同构(保持运算不变的一一对应)的对象在数学上被认为是完全一样。这在物理和化学中用处极广。
2、 运动近似不变性(同态)
群元素以线形算子作用于向量空间情形。同态(保持运算不变的 n:1 映射、函数)让运动对象得到近似划分。而运动过程中算子作用的同态映射(群表示)是用一个矩阵来表表示的,也再次说明矩阵表示线形空间中一种运动,对于理解矩阵本质也很有好处。
分类、从典型得到一般、研究部分得到整体、研究运动不变性,这些系统研究方法不仅在 群 中使用,其他数学结构(如李群、环、域、模等)也可以使用。群的观念和方法深刻影响了当代基础数学研究,成为一种新的范式,也是当代数学一个活跃的研究领域。通过研究一个对象而得到相似一大类别的解决方法,并且还可以用于预测实在是一个好的方式。
三、科学上应用
通过群作用(群元素对一个集合的合成法则)得到的置换群 研究具象和抽象对称在物理、化学上大放异彩。
几何晶体学中空间对称晶体的可能形状,关于时间、空间平移及旋转的守恒量、量子系统对称性等。当然,还有四大基本力的大一统理论也是需要一套理论来实现“对称”从而让四种力同构,遗憾引力没有纳入进来。
化学中研究分子及外围电子轨道杂化、对称性,震动光谱中应用等,即能预测分子的化学性能又能
说实话,光环满满的高斯成果虽然丰富,但是都是对既有领域的深化和拓展,而少年 伽罗瓦 却是凭借一己之力从无到有创建了一个宏伟大厦,而且让“群”成了当代数学一个基本概念。可惜这样的一位绝对在数学史上可以排入前五少年在21岁的美好年华就消失了,让人唏嘘不已。