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案例二:五次方程根式解的不可解性 —— 群论的诞生

已有 121 次阅读 2026-1-20 10:11 |系统分类:科研笔记

案例二:五次方程根式解的不可解性 —— 群论的诞生
  • 原始问题:寻找五次及以上代数方程的根式解(即用系数进行加、减、乘、除、开方运算表示的公式解)。

  • 直接攻击的失败:几个世纪里,数学家们试图寻找这样一个复杂的公式,但都失败了。

  • “升维”解决之道:阿贝尔和伽罗瓦没有继续纠缠于公式本身,而是彻底改变了问题的提法。

    1. 新问题:一个方程是否根式可解,其本质特征是什么?

    2. 创造新理论:伽罗瓦创造了“群论”这一全新的数学领域。他将每个方程与一个特定的“伽罗瓦群”联系起来。

    3. 优雅的解决:他证明,一个方程有根式解,当且仅当其伽罗瓦群是“可解群”。而五次方程的伽罗瓦群(对称群S5)不是可解群。这就不仅解决了五次方程的问题,还给出了判断任意方程是否根式可解的普适性判据。

  • 与“统一理论”的类比

    • 创造新语言:伽罗瓦没有在旧的“公式语言”里挣扎,而是发明了“群”这个更强大的语言来描述对称性。

    • 问题的转化:将一个具体的、困难的计算问题,转化为一个更抽象、但更根本的结构性质问题(群的可解性)。



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