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《數學心》第295章 克萊因自守函數
  克萊因名言:

  數學是一種精神,一種理性的精神。正是這種精神,激發、促進、鼓舞並驅使人類的思維得以運用到最完善的程度,亦正是這種精神,試圖決定性地影響人類的物質、道德和社會生活;試圖回答有關人類自身存在提出的問題;努力去理解和控制自然;盡力去探求和確立已經獲得知識的最深刻的和最完美的內涵。——克萊因

  數學是一種理性的精神,使人類的思維得以運用到最完善的程度。——克萊因

  如阿基米德、牛頓與高斯這樣的最偉大的數學家,總是不偏不倚地把理論與應用結合起來。——克萊因

  音樂能激發或撫慰情懷,繪畫使人賞心悅目,詩歌能動人心弦,哲學使人獲得智慧,科技可以改善物質生活,但數學卻能夠提供以上的一切。——克萊因,M.

  當一個數學主題在直觀上變得顯然時,才可以認為研究到頭了.——克萊因,C.F.

  對早已正確認定的定理做進一步的研究,探索它的新證法,只不過是因為現有的證明欠缺美的魅力。——克萊因

  1890年,克萊因在一般拉梅函數理論中,提出了自守函數。

  是一種亞純函數,給複流形的解析變換下的離散群不變,f(γ(x))=f(x),x屬於M,γ屬於離散群Γ。

  自守函數是三角函數和橢圓函數的推廣,是數學中分析、代數和幾何理論交叉的產物。

  出現這樣的結果,往往是多個數學家的共同研究,共同承認結果。

  一個數學家,提出一個新的東西,只有很多同行朝著這個方向研究,甚至競爭,才能在正確和適當的時間內,被廣泛的承認和傳播,數學家此刻會名聲鵲起。

  而如果一個數學家提出一個新東西,同行們沒有朝著這個方向研究,就不會出名,換句話說,這就是研究的太超前了,超越了當時這個時代。

  自守函數屬於第一種情況。

  克萊因對羅伯特·弗裡克說:“分析學的發展,你了解多少了?”

  弗裡克說:“微積分發展的時候開始擴展微積分的主要內容,其中研究鍾擺和拉杆的問題。遇到了橢圓和雙曲弧長中的無理函數積分,成為橢圓積分。”弗裡克說著,寫出了一個這樣的函數,是一種積分公式,是橢圓積分近似表示。

  然後看著公式,繼續說:“這個函數不能用代數函數、圓函數、對數函數和指數函數。這種無理函數確實是個迷人的問題,同時也越來越普遍了。還推廣到複數域。最後出現了勒讓德稱霸四十年的那個橢圓函數。阿貝爾和雅克比發現了橢圓函數反函數中,有類似三角函數的性質。”

  克萊因接著說:“對於微分學的發展,你了解多少?”

  弗裡克說:“有常微分和偏微分方程。跟物理學有關,力學向電磁學發展過來的,最後出現了複雜的物理運動,比如風帆運動、薄膜震動、行星運動和弦振動。以上有很多二階線性微分方程。解決方法有幾何法、不變量理論方法、群論方法,其中群論方法最成功。其中研究的最重要的是超幾何方程,許多重要方程都是這個方程的特殊情形。”

  弗裡克繼續開始寫,一邊寫一邊想著說:“它是以1、0和無窮大作為奇點的二階線性常微分方程。 歐拉給級數解,高斯研究收斂性。然後常微分方程研究進入一個新的歷程,

就是奇點理論,一階奇點領域內有特定形式級數解。從一階奇點的解推廣到高階奇點的解。”  弗裡克繼續興奮的說:“黎曼找到了亞純函數的奇點,亞純函數在複平面上不是單值”

  弗裡克開始一邊畫圖,一邊說:“方程一組基本解系,當自變量繞著某個奇點解析延拓一周後,解系變換到另外一個單值解析分支中去。這些基本解系之間,存在線性關系。所有路徑解析開拓得到的相應變換集合,被埃爾米特稱之為方程的單值群。富克斯在黎曼基礎上,推進超幾何方程研究,研究n階微分方程問題。證明奇點在奇異系數的地方,激發大家用系數研究微分方程。”

  弗裡克激情說完後,克萊因說:“代數學的研究,你了解多少?”

  弗裡克說:“這好像是你擅長的吧。”

  克萊因說:“我的代數方程的幾何理論,涉及到有限變換群,推廣到無限離散變換群。”

  弗裡克說:“你剛剛東拉西扯一堆是?”

  克萊因說:“我把分析學、微分學和代數學三合一,找到了一種自守形式。我的思想幾何化,用幾何學和群的觀點研究5次以及5次以上代數方程和線性常微分方程。”

  弗裡克恍然大悟。

  克萊因說:“我成功的從20面體中獲得5次代數方程完整理論。通過5次方程線性變換關系,以及斯瓦茲對三角函數理論的合作研究,研究橢圓函數模形式。”
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