群论概况

当前栏目:参考文献 更新时间:2018-05-11 责任编辑:秩名

 数学也可算是一门古老的学科,据考证,大约在一万年前,人们就已经认识到自然数。群作为一种数学系统,是数学家伽罗瓦提出来的,是数学中抽象代数的重要组成部分。近些年来,由于群的独特而优美的结构,以及与其他数学学科乃至物理、化学等自然科学的紧密结合,发展态势极为可观,容量也及其庞大!

群论就是关于群的理论,所谓群就是指在一个非空集合中定义一种运算,这种运算满足结合律,并且,在此运算下,集合中的每一个元素都有唯一一个逆元,并且在这个集合中还有唯一一个单位元。群是一个非常简单的数学系统,只要在一个非空集合中定义了运算,这个运算满足结合律,并且能产生逆元和单位元,那就自然构成群。那么,数学家们又是怎样来研究这种代数系统呢?

我们知道在高等代数里,对线性空间的研究可以从子体系、商体系和同构入手,那么对于群的研究而言,它是否也可以这样去做呢?经过无数次的探究论证发现,研究群依然可以按以上三种方法进行。在群所对应的集合中的子集,若按该群的运算依然可以构成一个群,那么这个群的子群就应运而生。对子群的探究,无疑是充满趣味的,在这里,对子群所应集合倍集的探究,发现了这样一种现象;有些子集,对于群的运算,左倍集与右倍集所产生新的集合全等,如果一个群的子群具有这样完美的特征,那么就称该子群为这个群的正规子群,而这个正规子群,其对应的集合,若做倍集运算,也会搞出新的名堂;两个左倍集(右倍集)运算之后,其结果依然是这个子集的左倍集(右倍集),并且经证明;一个群对应的集合可以等同于若干该群的正规子群对应集合的左(右)倍集的并集,以这些左(右)倍集为元素,可以构成又一个新的集合,然后再按照原始群的运算,也可以构成一个新的群,数学家们又将这个新构成的群,称为原始群的商群。这样,群的商体系自然就产生了。

线性空间的同构,是就两个线性空间而言的。如果在两个线性空间中存在一一映射[ 或者说双射,就是既是单射又是满射,],并且满足线性运算[ 可参看北京大学前代数研究小组编写的(高等代数)第四版,高等教育出版社],那就说这两个线性空间是同构的。然而,线性运算是加法与数量乘法这两个运算的和,在群中只存在一种运算,那该怎样构造同构这座链接两个群的桥梁呢?经过数学家们反复斟酌,最终构造出的同构,与线性空间的基本一样,只是运算做了去除数量乘法的变化。借助于同构这座桥梁,可以用已知的群探究未知的群,这也是一个极具理想色彩的。但值得喜悦的是,凭借这种手段,在群理论的研究中取得了非常好的成绩,为群这一“理论殿堂”夯实了土壤。

通过对群的构思与研究,至少给予我们法学专业的人以下几点启发;

第一、群论的研究伴随着猜测与严谨。在对群的探索中,数学家们也做过许许多多的猜想,当猜测做出时,论证该猜想就是一件困难的事情了,有时候论证小小的一步骤,就得花上个几年光景,虽说充满艰辛,但还是不停的努力,最终的结果,无疑是充满喜悦的。数学的逻辑推断,必须以概念、公理和已经证明了的定理为基本依据,小心求证;推断的过程,也得按照正确的方法,也就是数学的思维方式,者无疑是能陶冶情操的最佳良策之一。

第二、群论是建立在理想模型的基础上的。群论的研究,和其他的数学领域一样是在理想中运行的,其实,数学研究的每一个领域都是如此。很多人都说法律(法学)没有数学那么严谨,这也有他的的道理,毕竟数学的研究与法律有着天然的不用;所谓的理论严谨,无非就是这一套理论体系没有该理论所调整范围方面的漏洞罢了。法律是现实的,数学是理想的。法律任何一个部门所要面对的,是现实的人与事儿,数学的任何一个分支要面对的,是经过“修正”之后的理想模型,在一个理想的环境里研究理想的事物,在特定的范围内归纳理论,由于这个范围事物没有人的世界那么活泼浮躁,最终得到、且被所有数学家认可的研究结果,其严谨的程度无疑是可观的。而法律所要接触和面对的,是最现实的,要在一个现实的领域里得到让所有法学家都幸福的理论结果,那恐怕是件不可能的事情。即使得到了所有法学家的肯定,但由于人类社会的不停运动,当初肯定的理论,也会付之东流。从这一点来讲,法学的研究要和数学一样严谨,那几乎是不可能。

第三、群论的研究是由一个“圆环”向周围扩张,与此同时又向内部无限逼近、一环接一环的。高度的抽象性、紧密的连续性和理论的高度严谨性是数学的三大特征,也可以算得上数学的一条亮丽的风景线。数学的探究,数学的思维方式起到了关键的作用,数学思维方式按照观察现象、抽象概念,探索新事物、猜测可能结果、最后严谨论证这五个步骤[ 丘维声(数学的思维方式与创新)北京大学出版社]。就其探索事项而言,有时候会通过由环向周围扩张,与此同时又向内部无限逼近的方法。群的研究也继承了这种方式,既有向四周的扩张又有向内部的逼近,环和环之间,是紧密相连的。这也是群这一理论在目前数学家心目中如此具有威望的关键所在,这一点非常值得法学、尤其是宪法学的借鉴。

对于群的说明,我们在这里就告一段落。那么,群又同宪法有着怎样的联系?从群论与宪法学的对比中,又能得出怎样的结论?通过对群的摸索,又能给宪法威严的实现有着怎样的帮助呢?对此,我们进入下一个话题。