分享

数学狂人,把无理数从代数中彻底清除,解决了代数中最古老的问题

 xianfengdui111 2025-05-03 发布于河北
老胡科学
老胡科学
2025-05-02 10:42优质科学领域创作者

数学史上的一页,被一位澳大利亚教授硬生生掀了起来。

2024年,《美国数学月刊》刊出一篇论文。论文作者,是新南威尔士大学的诺曼·怀尔德伯格(Norman Wildberger)教授。他和计算机科学家迪恩·鲁宾(Dean Rubine)联手,抛出了一个惊人的结论:代数最古老、最棘手的问题——高次多项式方程,终于可以“被解决”。

数学狂人,把无理数从代数中彻底清除,解决了代数中最古老的问题

不是数值分析,而是回到代数自身的方法体系里,给出了新的解法。这意味着,从五次方程开始、历史上被判为“无解”的多项式问题,突然间有了解的可能。

怀尔德伯格做的,是对19世纪以来的代数基本结论提出正面挑战。他用的武器,是一种此前数学界根本没有定义过的“数列结构”,他给这个东西起了个名字,叫“Geode”(晶球)。

这是一个多维结构,是Catalan数列的扩展。Catalan数,是组合数学中极为核心的一类数,控制着多边形划分、括号匹配、树结构等背后的逻辑。怀尔德伯格的突破,来自他一个惊人的直觉:如果二次方程与Catalan数紧密相关,那么更高阶的方程,是否也暗藏着更高维的Catalan结构?

他构造出了这个结构。

数学狂人,把无理数从代数中彻底清除,解决了代数中最古老的问题

他用的数学工具,是“幂级数”——一种允许无限展开的多项式扩展形式。不同于经典求根公式必须求平方根、三次根、四次根等“根式”(radicals),怀尔德伯格的方法拒绝一切无理数和无限小数。

他不信无理数。他说,根式不是数,是幻想。一个无限不循环小数,你永远算不完,也永远无法完全表示,你凭什么把它当作一个完整对象纳入代数操作?

所以他拒绝了这个基础设定。他也由此发明了自己的三角学——“有理三角学”(Rational Trigonometry),把正弦、余弦、角度统统踢出去,只保留平方、加法和乘法。现在他又来了,把无理数彻底从代数中清除。

他的方法是纯代数的,不依赖极限、不依赖计算机模拟,也不靠微积分。他和鲁宾构造的幂级数系统,在特定截断下可以精确近似方程的解,但逻辑体系本身不依赖数值——它独立成立。

他的目标是颠覆1832年以来的代数学共识。

1832年,一个20岁的法国青年伽罗瓦(Évariste Galois)给出证明:五次及以上的多项式方程,不存在通解。这个结论写入教科书,写入学术体系,写入了人们对代数边界的理解。怀尔德伯格,就是在这个边界外,开了一个口子。

他并不是第一个质疑伽罗瓦结论的人,但他是第一个从“彻底抛弃根式”的角度,重建整个解法结构的人。

他的思路甚至不属于数值分析的范畴。他说,那些用迭代法、数值法逼近方程根的工具,虽然广泛应用于工程、物理和金融,但它们属于分析学,不是代数。

他要做的,是把解法带回到代数内部。只用多项式,只用组合数列,只用幂级数。他测试的其中一个方程,是17世纪数学家Wallis曾用来验证牛顿迭代法的经典三次方程。新方法算出来的结果,验证无误。

他的新结构Geode,不仅是Catalan数的高维推广,还和几何密切相关,它反映了复杂几何关系中的组合本质。这些数列描述的,是多边形如何被非交叉线段分割成子结构,而这种结构在高次多项式解法中,恰好是关键变量。

对外界来说,这场变革才刚刚开始。他认为,这些新数列——Geode系列——可能还会在其他数学分支产生连锁反应,尤其是组合数学、算法设计、甚至生物信息学。Catalan数在RNA折叠中已有应用,而Geode可能揭示新的折叠可能性。

更多的问题也随之而来:Geode结构能否封闭?高维Catalan数的性质是否能完全刻画?五次方程之外,六次、七次甚至任意n次,是否存在统一推演方式?这套方法是否可以反推伽罗瓦理论,构造新的群表示?

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多