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2008年5月4日

咖啡定理

John Baez发布

作为著名的引用“数学家是把咖啡变成定理的机器”。但每一个化学反应都是可逆的,至少在适当的条件下是这样。所以,有一定要把定理变成咖啡!

现在你可以在这里做了。

我还没有完全弄清细节。我想利用你的竞争精神和对咖啡的渴望合作社这个博客的精神。我还不确定会怎么样,但让我们深入了解一下情况。

我会给任何人寄一张价值15美元的星巴克礼券,只要他能用LaTeX给我一个写得很好的、严格的以下定理证明:

垫子()垫(\mathbb{N})是对象是自然数并且其态射的范畴(f):n个f:n\到m×n个m\倍n自然数矩阵,其组成由矩阵乘法给出。想想垫子()垫(\mathbb{N})作为一个对称的单体范畴,物体的张量积n个n个n个+n+米态射的张量积是矩阵的直和。

定理: 垫子()垫(\mathbb{N})是双交换双代数的PROP。

更多解释:一个对称的单体范畴,其对象只是自然数,加法是对象的张量积,称为PROP公司。我们可以讨论模型(也称为“代数任何对称单体范畴中PROP的')C类C类我声称数学()数学(\mathbb{N})在里面C类C类等价于中常见的“双交换双代数”类别C类C类。您可能更喜欢将这些称为“双交换双单元体”C类C类:它们是可交换的幺半群对象这也是共交换的共单体对象,其中单体操作需要是共单体同态。(或者,等价地:共单体运算必须是单体同态!)

我还没有想出如果我收到多个回复,或是我不太满意的回复,我该怎么办。现在,让我说,我要把咖啡给第一个用LaTeX为我提供满意证明的人。在这个博客上发布链接是最好的;如果你无法处理,请通过电子邮件发送。

但事实上,我有一大堆定理想证明,我想发展一个系统,让一群人可以合作证明它们联合获得奖励。这似乎比成为第一名的比赛有趣得多。但我不知道该如何组织——建议?

我还没有完全解决信贷和出版权的问题,但让我们这样说吧。如果您收集礼券,这意味着您授予我在未来工作中使用LaTeX源代码的权利,例如,一篇说明性论文、wiki或关于高维代数。但我肯定会赞扬你,我肯定会让你在其他地方发表这部作品。

当然,最后一部分只在“定理变成咖啡”的想法流行起来时才重要——上述定理只是一系列类似结果中的一个,它们可能更容易发表全体一次一个。

我还没有弄清楚,如果有人引用现有的定理证明,我会怎么做。现在,不管定理是否被证明,我都会给你同样的奖励,如果你写了一个独立的明确证明。

我还没有弄清楚,如果有美国以外的人获得这个奖项,我该怎么办,比如罗宾·休斯顿、汤姆·伦斯特或尤金妮娅·程。我所知道的星巴克信用卡系统似乎是为在美国境内最有效而设计的……但我甚至还没有尝试过。让我们这样说:如果给你寄一张星巴克卡真的很麻烦,或者你不想要星巴克卡,我会给你寄一张15美元的支票。或者,如果我在今年夏天的旅行中遇到你,我会很高兴用当地货币付给你大约等值的钱。

(坦白地说,支票选项看起来比星巴克卡更简单;你只需要承诺把它花在咖啡上。如果你是个懦夫,也可以喝茶。总之,这可以帮助你做数学!)

可能还有很多其他事情我还没有解决。

但首先,让我们看看任何人解决这个定理。

发布于2008年5月4日11:48 PM UTC

此条目的TrackBack URL:https://golem.ph.utexas.edu/cgi-bin/MT-3.0/dxy-tb.fcgi/1670

16条评论和3条跟踪

关于:咖啡中的定理

如果数学家是把咖啡变成定理的机器,那么联合数学家不是把定理变成咖啡的联合机器吗?

发布人:乔纳森·沃斯邮报2008年5月5日上午6:07|永久链接|对此的答复

关于:咖啡中的定理

你几乎是对的——除了一个错误:它们转化为ffee的不是定理;这是圣坛。协同定理就像一个定理,只是你从结论开始,向后推理,直到你证明了这些假设。

一个很容易证明共有定理的语句称为“rollary”。

发布人:约翰·贝兹2008年5月5日上午8:14|永久链接|对此的答复

关于:咖啡中的定理

我认为这里有一个隐藏的假设,cocoffee与ffee同构。对于有限维咖啡来说,这可能是真的,但对于无限维咖啡呢?

发布人:丹·皮珀尼2008年5月5日下午6:02|永久链接|对此的答复

希尔伯特咖啡;关于:咖啡中的定理

希尔伯特咖啡是一个具有内积(f,g)的咖啡向量空间H,其范数由

|f |=平方((f,f))

将H转换为咖啡色完全公制空间。

这与亚当·古索和查理·希尔伯特的《咖啡休息》(2000)不可混淆。不要与模空间的希尔伯特均匀化混淆|字符串咖啡表。

我必须动用我的超限银行账户来购买无限维咖啡。

哦,可以买一个突出希尔伯特家族徽章的陶瓷咖啡杯。

发布人:乔纳森·沃斯邮报2008年5月5日10:39 PM|永久链接|对此的答复

关于:咖啡中的定理

一个共同定理的共同逆是否为逆?而伪造共同推测的东西就是一个反例?

发布人:Kerry Soileau,2008年9月2日,上午4:32|永久链接|对此的答复

关于:咖啡中的定理

我是在一杯(嗯,一桶)早咖啡上写这篇文章的。谢天谢地,斯洛文尼亚没有星巴克,所以我不需要以下无答案的礼券。

你所描述的范畴只是一个范畴(在等式理论的Lawvere函数语义意义上),如果你考虑带单位(不减法)的交换半环理论并从中形成句法范畴,你就会得到这个范畴。对称单体结构是由乘积给出的。将乘积保函子归入一个具有乘积的范畴,对应于模型,模型是具有单位的精确交换半环。不过,我现在不知道如果我们用严格单体函子映射会发生什么。大概是类似的东西。

我们应该弄清楚我是否和你在谈论同样的事情。一个好问题是:这个张量积m+n也有投影,不是吗?所以对称单体结构实际上是由范畴积给出的。

发布人:安德烈·鲍尔2008年5月5日上午6:30|永久链接|对此的答复

关于:咖啡中的定理

安德烈写道:

我是在一杯(嗯,一桶)早咖啡上写这篇文章的。谢天谢地,斯洛文尼亚没有星巴克,所以我不需要以下无答案的礼券。

单数是星巴克复数形式可能是星巴克。斯洛文尼亚星巴克的缺乏表明,这个国家还没有落入美国的统治之下,也许是因为我们的总统还没有被告知此事。

尽情享受吧!

我们应该弄清楚我是否在谈论和你一样的事情。

是的,我们应该。但我现在有点累了,正如你从我上面发呆、愚蠢的回答中看到的。所以,我的回答很简短,可能是错误的。

我们应该弄清楚我是否在谈论和你一样的事情。一个好问题是:这个张量积+n个百万+百万,它也有投影,不是吗?所以对称单体结构实际上是由范畴积给出的。

听起来不错。对称单体范畴垫子()垫(\mathbb{N})只是有限生成自由的对称单体范畴的骨架\mathbb{N}-模块。事实上,如果我们替换\mathbb{N}通过任何交换钻机R(右)R(右)(“rig”是指你所说的“带单位的半环”。)

这是一种更概念化的思考方式垫子()垫(\mathbb{N}).自然数n个n个对应于自由模块 n个\mathbb{N}^N张量积+n个m+n对应于 n个 \mathbb{N}^N\oplus\mathbb}N}^m所以,除非我太累了,否则这既是范畴积,也是范畴副积。

所以,我们可以考虑垫子()垫(\mathbb{N})无论是作为Lawvere理论还是作为PROP。然而,作为PROP的它的代数应该是双交换双拟群,而作为Lawvere理论的它的代数应该是交换幺群。

在这里,我使用了一些关于Lawvere理论和PROP之间的附加的东西-参见第51-59页这些笔记.

如果你决定证明咖啡的定理,我很乐意用毫无价值的美元而不是星巴克礼券来支付你。

发布人:约翰·贝兹2008年5月5日上午8:08|永久链接|对此的答复

关于:咖啡中的定理

“吃、叶、芽”
一本值得重读的书

吉姆

发布人:2008年5月5日下午1:06,jim stasheff|永久链接|对此的答复

关于:咖啡中的定理

我以前没有见过那本书;是关于熊猫的吗?

发布人:安德鲁·斯泰西2008年5月5日下午3:20|永久链接|对此的答复

关于:咖啡中的定理

吉姆,我想你的意思是吃、芽和叶林恩·特鲁斯(Lynne Truss)关于标点符号的书。

发布人:西蒙·威勒顿,2008年5月5日下午4:42|永久链接|对此的答复

关于:咖啡中的定理

是的,它被称为“吃、射、叶”——这个标题展示了一个错误的逗号如何将一只安静的熊猫变成一个讨厌的牛仔电影中的强硬顾客。

我发现这本书的其余部分在这个标题之后有点令人反感。

发布人:约翰·贝兹2008年5月5日下午8:53|永久链接|对此的答复

关于:咖啡中的定理

您的HDA目录中没有关于对称单节点2类别的部分。我想试着写一点关于这件事的文章。我将在我正在研究的一本关于球体外倾的书中包含其中的一些内容,但这个主题是一个独立的主题。此外,由于浸入式曲面比打结曲面更容易理解,这样的描述可能有助于您和Laurel介绍本节内容。

如果文本完成,我会将文本发送给JB,而不是完全承诺。我们可以稍后解决版权问题,也就是说,我想保留这些权利,我还想允许使用这些材料
尽可能自由。

大家:请不要给我讲有关抄写的课。

发布人:斯科特卡特2008年5月5日下午12:50|永久链接|对此的答复

关于:咖啡中的定理

听起来是个有趣的主意!

我写这本书的工作进展缓慢。事实上,在全球变暖的这些日子里,我只希望冰川移动如此缓慢。

我几乎放弃了写它的希望……但我最新的计划是在即将到来的n个n个-类别wiki,以便其他人可以提供帮助。

不幸的是,由于技术困难,这个wiki的启动也非常缓慢。我觉得自己太无能了,所以一直依赖别人——因为我们都忙于做其他事情,所以每个问题通常需要一个月才能解决。它仍然不起作用,至少对我来说不起作用。

当它最终我们应该能够使用LaTeX在其中编写代码,然后将LaTeX源代码重新用于论文和书籍。无论如何,这就是我们的想法。

它使用Jacques Distler的版本Instiki公司它有趣地代表“即时”维基。我已经试着让它工作了5个月(尽管是以一种非常杂乱无章的方式)。

由于对称单体2类是真正特殊的6类,所以我没有在这一节的大纲中包括它们尺寸阶梯在那一节中,我计划对弱电进行详细描述n个n个-类别最多为n个=4n=4作为特例,这些“四类”应具有编织单体2类。

当然,这种高度系统化的方法相当有野心,而且可能非常累人。“作弊”并在一个更大的特别的基础。

在我雄心勃勃的提纲中,我计划重做并改进证明2-缠结由编织单体2-范畴描述的证据,这是根据托德·特里姆布尔(Todd Trimble)部分基于Day and Street给出的编织单体2-category的改进定义提出的建议。

不用说,这将是最有趣的大量图片!当然,更好的是实际情况电影电影的动作。

但是,刺破幻想的热气球,回到现实:

我认为明智的做法是诱使你和其他人写一些很酷的解释n个n个-分类的东西,同时试着让wiki工作,并担心以后会组织起来。

发布人:约翰·贝兹2008年5月5日晚上9:14|永久链接|对此的答复

关于:咖啡中的定理

我不能证明这一点,但如果我能证明另一个结果,我就能证明。

猜想。在对称单体范畴中,设(A类,,u个)(A、m、u)是交换幺半群(A类,k个,v(v)) ×(A,k,v)_\次是一个共同构成交换双代数结构的余交换余幺半群。然后给出两个态射(f),:A类 n个A类 f、 g:A^{\otimesn}\到A^{\timesm}由对称单体结构和态射有限地建立,u个u个,k个k个v(v)v(v)、形态(f)(f)是相同的IF和ONLY IF,当使用图形演算绘制为图形(或“字符串图”)时,每一个都给出了相同数量的从产品的给定元素传递的方法A类 n个^{\otimesn}产品的给定元素A类 ^{\音符m}.

产品中的元素A类 n个^{\otimesn}只对应于图形演算中的“输入线”,以及产品的类似元素A类 ^{\音符m}对应于“输出导线”。我们通过移动“从输入线传递到输出线”前锋通过图表,当我们到达交叉点时,我们想去哪里就去哪里,除了我们不允许倒退。

如果没有图片,这有点难以解释,所以如果我在前一段中没有表达任何东西,请画一张“有趣的”双代数方程的图片,这个方程涉及乘法、乘法和交叉。注意,从每条输入线到每条输出线只有一种方法;根据上述推测,这意味着它们必须计算为相同的态射。

不幸的是,我不知道如何证明满足的双代数方程足以证明这个猜想。也许这是拓扑中的标准结果?

这可以通过取一个自然值矩阵来应用于John问题,如

(1)( b条 c(c) d日){\左(\数组{a&b\\c&d}\右)}

并将其转换为上述类型的图形从第一条输入线到第一条输出线的通路,b条b条从第一条输入线传递到第二条输出线的方法,依此类推。这种构造为我们提供了一种在C类成为严格单体函子垫子()C类\mathrm{Mat}(\mathbb{N})\to\mathbf{C},而这种构造实际上是类别的等价。

对交换Frobenius代数的这个结果有一个很好的修改。我们可以将其概括为允许双绞线,即允许导线向后弯曲,但我们必须限制为连接图。当且仅当从任何导线、输入或输出到任何其他导线、输入和输出的路径数相同时,两个图形在类别中相等,除非现在允许您反向,而不仅仅是沿着对偶引入的“反导线”!此外,在从输入线到输出线的每次行程中,不允许多次使用每条线的相同部分。试着用它来证明弗洛贝尼乌斯的身份。

我认为交换双代数是“经典”的,交换Frobenius代数是“量子”的,因为你可以通过想象“经典”或“量子”粒子沿着图移动来解决它们的图相等问题。

我应该指出,我无法证明这些东西;这只是我在处理这些对象时产生的直觉。如果有什么是假的,我真的很想知道!

发布人:杰米·维卡里,2008年5月6日凌晨3:07|永久链接|对此的答复

关于:咖啡中的定理

杰米写道:

我不能证明这一点,但如果我能证明另一个结果,我就能证明。

我很高兴某人试图证明所声称的定理,而不是开玩笑说“咖啡”、“吃嫩芽和叶子”等等。(我有一个研究生正试图证明这一点,但他不是PROP专家,所以我打赌其他人可以击败他。)我认为你应该喝几杯咖啡,因为你提出了这个策略。

事实上,你的字符串图推理是让我确信所声称的定理是正确的。我们可以考虑垫子()垫(\mathbb{N})作为有限集跨度双范畴的稍微去范畴化版本。我相信,由单位、计数、乘法和乘法、模双交换双单元体公理构建的字符串图总是可以重新组合的,因此乘法和计数都位于乘法和单位之前。在这种“正常形式”中,任何这样的字符串图都可以被视为从输入线集到输出线集的有限集的跨度。

但是,要把它变成一个严格的证明似乎需要努力。证明定理的“皇家之路”很可能避免了通过弦图、跨度等的弯路。

例如,可能更容易证明:1)被视为Lawvere意义上的代数理论,垫子()垫(\mathbb{N})是交换幺半群的理论;2) 应用将代数理论应用于其基本PROP的函子,我们得到了双交换双单子体的PROP。第2部分的证据见第51-59页这些讲稿然而,我应该警告你,这些注释中所声称的定理的证明还没有写好!因此,这种方法也需要一些工作。

如果一群人希望合作并证明这个定理,我会平分咖啡。我至少还有一个推测,可能会被证明是类似的方式,我很快就会宣布……因此,奖励将逐渐增加。

发布人:约翰·贝兹2008年5月6日4:57 AM|永久链接|对此的答复
阅读帖子咖啡理论II
网络日志:n类咖啡馆
摘录:另一个咖啡挑战:证明整数矩阵是交换和共交换Hopf代数的PROP中的形态!
已跟踪:2008年5月6日上午5:36

关于:咖啡中的定理

我认为我可以证明这一点,但我太懒了,不愿仔细地写下来,所以为了合作起见,我将在这里张贴我的证明草图。

我们需要检查三件事:

  1. 双交换双代数定义了PROP上的代数
  2. PROP上的每个代数都是一个双交换双代数
  3. PROP上代数的形态正好是双代数同态

在我看来,(1)是这其中最难的部分。

让我们先快速做(2)。假设F类:垫子()𝒞F: Mat(\mathbb{N})\rightarrow\mathcal{C}是一个严格的单音节函子。我们设置了A类=F类(1)A=F(1),μ=F类((11))\mu=F((11))、和u个=F类(0:01)u=F(0:0\右箭头1).然后A类A类是关于的交换幺半群μ\亩和带装置u个u个.

要看到这一点,我们只需观察到交换幺半群的每个公理都对应于PROP中的矩阵方程

不幸的是,在这一点上,我无法使矩阵环境工作来清楚地说明这一点。

要查看上的同音结构A类A类现在只需将PROP中的逆变函子应用到通过矩阵转置运算给出的自身即可。那么证明就是上述的双重证明Δ=F类((11) t吨)\增量=F((11)^t).

最后检查乘法是否是一个幺半同态,是否正好对应于另一个矩阵方程。

问题的实质在上面(1)中。假设我们有一个双交换双代数A类𝒞A\in\mathcal{C}.我们想A类A类转化为PROP上的代数。

我证明中的关键思想是,我们的PROP是作为一个类别生成的,其中Hom集合被丰富了\mathbb{N}按除一个条目外只有零个条目的矩阵11。为了实现这一点,我们需要在映射上定义一个加法结构A类 n个A类 A^{\otimesn}\rightarrow A^{\timesm}.<\p>

为此,我们定义了地图μ n个:A类 2n个A类 n个\μ_n:A^{\otimes 2n}\右箭头A^{\otimes n}Δ :A类 2A类 \增量m:A^{\otimes 2m}\rightarrow A^{\times m}.

Δ \增量(_m)是地图吗三角洲 增量^{\otimes m}由交换因子的地图组成A类 2A ^{\otimes 2m}(音符2米)通过导致排序的排列(1,,,2n个1,2,4,2n个)(1、3、2n-1、2、4、2n).

类似地μ n个\多个(_n)是排列要素的地图A类 2n个一个^{2n}通过导致排序的排列(1,n个+1,2,n个+2,,n个,2n个)(1,n+1,2,n+2,\ldot,n,2n) 奥蒂姆n个mu^{otimesn}.

现在我们有两张地图(f),:A类 n个A类 f、 g:A^{\otimesn}\rightarrow A^{\timesm}我们定义(f)+f+g通过μ ((f))Δ n个\mu_m(音符g)\Delta_n.

这个加法是结合的,这是由于A类A类它的可交换性来自于A类A类.

现在定义从PROP到的函子𝒞\数学{C}定义A类A类定义就足够了F类(E类 ij公司 纳米)F(E_{ij}^{nm})哪里E类 ij公司 纳米E_{ij}^{nm}n个×n\倍m矩阵,带有11在中ij公司ij公司第个条目和00在其他地方。但这只是由

(1)u个 1身份证件u个 )(ϵ j个1身份证件ϵ n个j个).u^{\otimes i-1}\otimes-id\otimesu^{\times-m-i})(\epsilon^{\ocimesj-1}\otimes-id_otimes\epsilon^{\opimesn-j})。

利用我们强加在映射上的代数结构,这为所有映射唯一地确定了F(F)(f)(f)矩阵的常见属性,如分配性,使得检查函子变得非常简单。

时间阻止我解释,但不需要新的想法。

发布人:Simon Wadsley,2008年5月6日下午12:59|永久链接|对此的答复
阅读帖子咖啡定理III
网络日志:n类咖啡馆
摘录:PROP所针对的有限集和部分定义函数的对称单体范畴是什么?证明你的答案并赢得一些咖啡!
已跟踪:2008年5月16日下午6:31
阅读帖子咖啡定理IV
网络日志:n类咖啡馆
摘录:第一届定理咖啡奖获得。阅读Steve Lack在PROP方面的工作,并尝试参加最新的Theroms into Coffee挑战赛。
已跟踪:2008年7月12日下午2:11

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