物理芝士数学酱
24-03-19 00:25 微博认证:科学科普博主 微博原创视频博主

#今天要来点数学吗?##代数##特殊线性群#

今天的事估计没人爱看,但我还是要写出来。所以就不置——那还是置顶吧。

肯塔基大学数学系教授Dave Jensen和他这一届的学生刚刚制作了一条数学被面。图一

这是SL (2,3)的乘法表。SL(2,3) 是一个特殊的群,称为特殊线性群。它是由所有行列式为1的2×2矩阵组成的群,这些矩阵的元素来自于有3个元素的域(通常表示为F_3或GF(3))。这个群的阶是24,意味着它包含24个元素。

更具体地说,SL(2,3) 是一个非交换群,它在一个2维的向量空间上自然地作用,这个空间的元素是3元域上的向量。这个群的射影版本,PSL(2,3),可以看作是对称群A4的一个12阶子群。

群的概念在数学中是非常基础的,它描述了一种特殊的集合和在这个集合上定义的运算。想象一下,你有一堆不同的动作,比如旋转、翻转等,这些动作可以连续地施加在某个物体上。如果这些动作满足以下几个条件,它们就可以构成一个群:

封闭性:任意两个动作连续执行(比如先旋转后翻转)仍然是集合中的一个动作。
结合律:动作执行的顺序不影响最终结果(比如先旋转再翻转和先翻转再旋转的结果是一样的)。
单位元:存在一个“不做任何改变”的动作,它对任何动作都没有影响。
逆元:对于集合中的每一个动作,都存在一个“撤销”这个动作的对应动作。

用一个简单的例子来说,你可以想象一个时钟的指针。它可以向前旋转,比如旋转30度,60度等。这些旋转动作就构成了一个群,因为你可以连续旋转多次(封闭性),旋转的顺序不重要(结合律),不旋转是一个有效的动作(单位元),而且每次旋转都可以通过旋转相反的角度来撤销(逆元)。这就是群的基本概念。

但是对于一般的抽象群,就需要为集合里的元素构造一个乘法表,使其满足上面的性质,维持运算的一致性。

稍稍解读这些色块。

沿着主对角线从左上角到右下角计算白色方块。这些对应于其平方为单位元的元素,即1或2阶。亦即存在一个唯一的1阶2×2矩阵(对角线全是1,其它位置为0的单位阵)和一个唯一的2阶2×2矩阵(-1乘单位阵)。这两个矩阵生成的子群是正规的,商 PSL (2,3)恰好与 A_4 同构。

左上角的8×8块由黄色和橙色方块组成,是一个正规子群,与单位四元数群同构。其它8×8块(粉色/紫色和蓝色/绿色)是它的陪集。

发布于 黑龙江