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《數學心》第417章 阿諾德用拓撲學證明5次方程無根式解
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  阿諾德給我印象最深的不是他的那些高深數學研究成果—我看不懂,自然也談不上什麽印象,而是他在一般淺層次數學問題上的別出心裁。請允許我舉兩個例子。其一是三角形垂心都交於一點的證明,這是個古老的平面幾何問題。阿諾德竟然用雅可比恆等式來證明。雅可比恆等式可過渡到一個關於李括號的兩層嵌套恆等式,那應該就是微分幾何的第二比安奇恆等式,是廣義相對論的一個要點。阿諾德用雅可比恆等式證明這個平面幾何定理,給我們演示了高射炮打蚊子確實比較輕松這一偉大命題。其二是一元五次方程沒有有限根式解的證明。一元五次方程沒有有限根式解的問題,經拉格朗日的思考、魯菲尼和阿貝爾等人的工作後由伽羅華用群論系統地證明了,並且由此產生了伽羅華理論。然而,1963年阿諾德竟然想到了用拓撲學的方法加以證明。證明思路基於如下觀察和定理。觀察是,方程系數繞一個環路回到原點可能會造成多項式方程根的置換。而定理是,兩個環路對易式定義的環路會造成根空間裡的環路。這樣問題就來了,如果根的置換的對易式還是根的置換的話,那代數方程解的公式就必須是嵌套根式的樣子。若根的置換的對易式之對易式一直是根的置換,那解的根式表達就必須是無限嵌套的樣子。五次方程沒有有限根式解由此得到了一個拓撲學角度的證明,思路清晰,比伽羅華理論好懂多了。此兩例的詳細內容,請參見拙著《驚豔一擊》和《雲端腳下》。
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