《抽象代數》到底有多抽象?

2021-02-25 數計系

抽象代數

這本書是作者在多年教學實踐積累基礎上編寫的適合廣大數學專業、師範專業的學生使用的教材,也適合其他理工科學生和教師作為參考教材使用。

這本書書以大多數院校教師較熟悉習慣的標準邏輯形式為主,輔以思想性強、聯繫性強的背景材料包括來源背景、思想背景和應用背景,貫穿變換、多項式、數系發展等主線索。

全書主要內容包括:關係和映射,變換;變換群,基礎群論;環與域基礎,因式分解,多項式;域擴張及其應用;模,主理想整環上的模等。

基本內容

抽象代數(Abstract algebra)又稱 近世代數(Modern algebra),它產生於十九世紀。

  抽象代數是研究各種抽象的公理化代數系統的數學學科。由於代數可處理實數與複數以外的物集,例如向量( vector)、矩陣(matrix)、變換(transformation)等,這些物集的分別是依它們各有的演算定律而定,而數學家將個別的演算經由抽象手法把共有的內容升華出來,並因此而達到更高層次,這就誕生了抽象代數。

抽象代數,包含有群(group)、環(ring)、Galois理論、格論等許多分支,並與數學其它分支相結合產生了 代數幾何、代數數論、 代數拓撲、拓撲群等新的數學學科。抽象代數已經成了當代大部分數學的通用語言。

  被譽為天才數學家的Galois(1811-1832)是近世代數的創始人之一。他深入研究了一個方程能用根式求解所必須滿足的本質條件,他提出的「Galois域」、「Galois群」和「Galois理論」都是近世代數所研究的最重要的課題。

Galois群理論被公認為十九世紀最傑出的數學成就之一。他給方程可解性問題提供了全面而透徹的解答,解決了困擾數學家們長達數百年之久的問題。Galois 群論還給出了判斷幾何圖形能否用直尺和圓規作圖的一般判別法,圓滿解決了三等分 任意角或倍立方體的問題都是不可解的。

最重要的是,群論開闢了全新的研究領域,以結構研究代替計算,把從偏重計算研究的 思維方式轉變為用結構觀念研究的思維方式,並把數學運算歸類,使群論迅速發展成為一門嶄新的數學分支,對近世代數的形成和發展產生了巨大影響。同時這種理論對於物理學、化學的發展,甚至對於 二十世紀 結構主義哲學的產生和發展都發生了巨大的影響。

1843年,Hamilton發明了一種 乘法交換律不成立的代數—— 四元數代數。第二年,Grassmann推演出更有一般性的幾類代數。1857年,Cayley設計出另一種不可交換的代數——矩陣代數。他們的研究打開了抽象代數(也叫近世代數)的大門。實際上,減弱或刪去普通代數的某些假定,或將某些假定代之以別的假定(與其餘假定是兼容的),就能研究出許多種代數體系。

1870年,Kronecker給出了有限 Abel群的抽象定義;Dedekind開始使用「體」的說法,並研究了代數體;1893年,韋伯定義了抽象的體;1910年,施坦尼茨展開了體的一般抽象理論;Dedekind和Kronecker創立了環論;1910年,施坦尼茨總結了包括群、代數、域等在內的代數體系的研究,開創了抽象 代數學。

  有一位傑出女數學家被公認為抽象代數奠基人之一,被譽為"代數女皇",她就是Emmy Noether, 1882年3月23日生於德國埃爾朗根,1900年入埃朗根大學,1907年在數學家哥爾丹指導下獲 博士學位。Noether的工作在代數拓撲學、代數數論、代數幾何的發展中有重要影響。1907-1919年,她主要研究代數不變式及微分不變式。她在博士論文中給出三元四次型的不變式的完全組。

還解決了 有理函數域的有限有理基的存在問題。對有限群的不變式具有有限基給出一個構造性證明。她不用消去法而用直接 微分法生成微分不變式,在哥廷根大學的就職論文中,討論連續群(Lie群)下不變式問題,給出Noether定理,把對稱性、不變性和物理的守恆律聯繫在一起。

1920~1927年間她主要研究 交換代數與交換算術。1916年後,她開始由古典代數學向抽象代數學過渡。1920年,她已引入「左模」、「右模」的概念。1921年寫出的<<整環的理想理論>>是交換代數發展的裡程碑。建立了交換Noether環理論,證明了準素分解定理。

1926年發表<<代數數域及代數函數域的理想理論的抽象構造>>,給Dedekind環一個公理刻畫,指出素理想因子唯一分解定理的充分必要條件。Noether的這套理論也就是 現代數學中的「環」和「理想」的系統理論,一般認為抽象代數形式的時間就是1926年,從此代數學研究對象從研究代數方程根的計算與分布,進入到研究數字、文字和更一般元素的代數運算規律和各種 代數結構,完成了古典代數到抽象代數的本質的轉變。

Noether當之無愧地被人們譽為抽象代數的奠基人之一。1927-1935年,Noether研究非交換代數與非交換算術。她把表示理論、理想理論及模理論統一在所謂「超復系」即代數的基礎上。

後又引進交叉積的概念並用決定有限維Galois擴張的 布饒爾群。最後導致代數的主定理的證明,代數數域上的中心可除代數是循環代數。

1930年,畢爾霍夫建立格論,它源於1847年的 bool代數; 第二次世界大戰後,出現了各種代數系統的理論和Bourbaki學派;1955年,Cartan等建立了同調代數理論。

  到現在為止,數學家們已經研究過200多種這樣的代數結構,如其中最主要的Lie代數是不服從結合律的代數的例子。這些工作的絕大部分屬於20世紀,它們使一般化和抽象化的思想在現代數學中得到了充分的反映。

看完上面說的,你有沒有想要學習它呢?

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