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郵趣 | 代數學軼事(上)


“algebra(代數學)”一詞的由來

中世紀阿拉伯數學家花拉子米(全名是:阿爾·花拉子米,阿布·賈法爾·穆罕默德·伊本·穆薩,al-Khwārizmi,Abū Ja'far Muhammad IbnMūsā,約公元783年生于今烏茲別克境內的花拉子模(圖1是前蘇聯為花拉子米誕生1200周年而發行的紀念郵票),著有'ilm al-jabr wa'l muqabalah一書, 直譯為《還原與對消的科學》。這里al-jabr意為“還原”;而muqabalah意為“對消”或“化簡”。可以說拉丁文中代數學一詞algebra就是由al-jabr演變而來。 因此,這本書名也可以譯成《代數學》。在這本書中,花拉子米用十分簡單的例題講述了解一次和二次方程的一般方法。


圖 1 前蘇聯(1983)

圖 2 法國(1958)

五次代數方程求解與群論

在古巴比倫和印度數學中就已經會用根式求解一元二次方程,至16世紀意大利人解決了三次、四次方程的一般解法,但在以后幾個世紀對四次以上方程一直沒有什么結果。

雖然1770年前后法國數學家拉格朗日(Joseph Louis Lagrange, 1736-1813,圖2)提出用方程根的排列與置換理論來研究解代數方程問題, 但卻無法用于一般五次方程的根式解。因此,他提出四次以上方程沒有根式解的猜想。

直到1825年挪威青年數學家阿貝爾(Niels Henrik Abel, 1802-1829,圖3)才給出了一般五次方程用根式不能求解的證明,并發表在著名的數學刊物《純粹與應用數學雜志》第1卷(1826)上。

圖 3 挪威(1929)


阿貝爾還研究任意次一類特殊方程的可解性問題,指出它的全部根都是其中一個根的有理函數,且任意兩個根的有理函數滿足可交換性。實際上這已經涉及“群”的一些概念和結果, 后人稱這類可交換群為阿貝爾群,阿貝爾同時也是橢圓函數論的奠基者之一。

為紀念阿貝爾的成就在挪威皇宮有一尊阿貝爾的雕像,他的腳下踩著兩個分別代表五次方程和橢圓函數的怪物(圖4)。 1978年挪威發行阿貝爾頭像500克朗紙幣(圖5,摘自世界紙鈔網)以紀念這位杰出的數學家。


圖 4 法國(1958)

圖 5 挪威(1978)

另一位法國傳奇式人物伽羅瓦(Evariste Galois, 1811-1832,圖6)正式提出群的概念,用群的理論徹底解決了根式求解代數方程問題,創立了``伽羅瓦理論'', 為群論的建立和發展奠定了基礎。


圖 6 法國(1984)

很遺憾阿貝爾和伽羅瓦兩位都是當時年輕的天才的數學家,他們在世都只有20來歲,阿貝爾死于貧病,而伽羅瓦則死于決斗。



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