2004年2月28日

本周数学物理发现(203周)

约翰·贝兹

上周我提出了一个难题:找到一个“黄金物体”。

几天前,我从罗宾·休斯顿那里得到了一个很棒的解决方案,一台电脑曼彻斯特大学科学研究生。所以,我想说再多了解一点黄金数字,然后描述他的解决方案,然后描述他是如何找到它的。

据推测,希腊人认为最美丽的矩形就是这样一个当你从一端切下一个正方形时,剩下的是一个矩形形状相同。如果您的原始矩形是1个单位宽和G单位长,在你把剩下的一端切成1乘1的正方形后一个G-1个单位宽、1个单位长的矩形:

G公司..........................             .         ..             .         .1。1.             .         ..             .         ..      1      .  G-1。.........................
所以,为了使小矩形的比例与你想要大的
“1对G就像G-1对1一样”
或者换句话说:
1/G=G-1
或者经过一点代数运算,
G公司2=G+1
以便
G=(1+平方码(5))/2=1.6180339887498948204586834365。。。
虽然
1/G=0.6180339887498948204586834365。。。
G公司2= 2.618033988749894848204586834365...
(在这一点上,我通常告诉我的本科生继续这样,用G=3.618……依此类推-只是为了看看他们会相信我说的任何话。)

如今,数字G被称为黄金数字,黄金比率,或黄金分割。它通常用希腊字母Φ表示,以希腊雕塑家菲迪亚斯的名字命名。菲迪亚斯帮助设计了帕台农神庙据说里面装满了金色的长方形尽可能漂亮。

黄金数字是业余数学家的最爱,因为它有一种浮华的魅力。如果你仔细看,如果你看得太仔细,你会发现它甚至在某些地方不在那里。它是对角线与规则边的比率五角形!如果你喜欢数字5,你会很高兴知道的

5+平方米(5)G=平方英尺[------------]5平方英尺(5)
如果你不喜欢,也许你更喜欢这样:
G=exp(弧(1/2))
我最喜欢的黄金数字公式是
G=平方(1+sqrt(1+m2)。。。
和连分数:
1G=1+---------1 +   1-------- 1 +  1-------1 +  1-----1 + 1----  1 + 1----...
这些公式来自方程式G2分别为G+1和G=1+1/G。如果你在任何时候删掉G的连分数,你就会看到G也是连续斐波那契数比的极限。请参见"第190周“这是一个非常不同的事实证明。

然而,不要被愚弄!黄金数字的魅力往往会吸引怪人和易受骗者,因此被称为“傻瓜的金子”。你必须这样仔细阅读有关这个数字的任何信息。特别是,如果您认为古希腊人穿着多加长袍四处奔波,对“黄金”进行哲学思考比率”并称之为“Φ”,你错了。这个数字叫做Φ1914年,在菲迪亚斯之后的一本书中生命的曲线由艺术家西奥多·库克创作。库克是第一个打电话的人1.618…黄金比例。在他之前,0.618……被称为黄金比率!库克给这个数字起了个绰号“φ”,是Φ的小写弟弟。

事实上,整个“黄金”术语只能追溯到1826年,它出现在一本书的脚注中,作者是Georg Ohm,那个了解电阻器定律的人。在那之前,很多人们称1/G为“神圣比例”。和那个开始那个是卢卡·帕西奥利,莱昂纳多·达·芬奇的朋友,他翻译了欧几里得的元素1509年,帕西奥利出版了一本三卷本的文本,题为神圣比例, 宣传这个数字的优点。一些人认为达芬奇在他的绘画作品中使用了神圣的比例。如果是这样,也许他是从帕西奥利那里得到这个主意的。

也许帕西奥利是现代人迷恋黄金的罪魁祸首比率;似乎很难追溯到希腊。这些天你可以买关于“Elliot Wave Theory”(一种赚钱方法)的书籍和杂志在股市上使用与黄金数字相关的模式。或者,如果你更具灵性,你可以去“神圣”研讨会《几何学》专题讲述了黄金比例的治愈力量。但希腊文本似乎对这个数字非常沉默。

它的第一个记录提示是第二册中的命题11欧几里得的元素它也出现在欧几里得的其他地方,尤其是提议第六册第30页,其中任务是“切割给定的有限直线极值与平均值之比”,即a:B之比

A: B::(A+B):A(即“A对B就像A+B对A一样”)
这稍后用于第十三卷第17项提议建造正十二面体的五边形面。

当然,欧几里德并不是第一个做这些事情的人;他刚刚写了它们放在一本漂亮的教科书里。现在还不知道是谁发现的黄金比例和希腊人的想法详细了解黄金比例的历史,试试这个:

1) J.J.O'Connor和E.F.Robertson,《黄金比例》,网址:http://www-gap.dcs.st-and.ac.uk/~history/HistTopics/Golden_ratio.html

当我在做的时候,我应该指出西奥多·库克介绍符号“Φ”的书仍在印刷中:

2) 西奥多·库克(Theodore A.Cook),《生命的曲线:螺旋形地层及其在生长中的应用自然、科学和艺术:特别参考手稿莱昂纳多·达·芬奇,多佛出版社,新约克,1979年。

如果你想看看欧几里德对黄金比例的看法,你可以还从多佛买了一本便宜的《元素》——但它可能是上网更快。有很多好地方可以找到欧几里得的这些天在线元素。

拓扑学家们知道大卫·乔伊斯是“困惑”的发明者捕获结中大部分信息的代数结构。现在,他正在编写一个高科技版本的Euclid,包括Java applets:

3) 大卫·乔伊斯(David E.Joyce)出版的《欧几里得元素》(Euclid’s Elements),http://aleph0.clarku.edu/~djoyce/java/elements/toc.html

乔伊斯继承了一个崇高的传统:早在1847年,奥利弗·伯恩就继承了这一传统欧几里得的精彩版本,有许多美丽的颜色图片甚至一些弹出模型。你可以在网上看到这个数字数学档案:

4) 奥利弗·拜恩(Oliver Byrne)的《欧几里德元素》(Euclid’s Elements),在线数字数学档案,http://www.sunsite.ubc.ca/数字数学档案/

欧几里得最著名的学术英语翻译是由1908年托马斯·希思爵士。你可以找到它连同一个版本希腊语和几乎无限量的其他经典文本珀尔修斯数字图书馆:

5) 托马斯·希思(Thomas L.Heath)的《欧几里得元素》(Euclid’s Elements),在线珀尔修斯数字图书馆,http://www.perseus.tufts.edu/

但我离题了!我的主要观点是,当G=(1+sqrt(5))/2时这是一个很好的数字,在网上很容易找到对此赞不绝口的疯子而不是找到与之相关的真正有趣的数学甚至在希腊数学中对它的有趣引用!愤世嫉俗者可能得出结论,这个数字的魅力纯粹是肤浅的。然而,这还为时过早。

首先,在某种意义上,G是“最不理性的”数字”。要获得一个数字的最佳有理近似值,可以使用持续分数膨胀。对于G来说,这收敛得越慢越好,因为它是由所有1组成的:

1G=1+---------1 +   1-------- 1 +  1-------1 +  1-----1 + 1----  1 + 1----...
我们可以使其更精确。对于任何数字x都有一个常数c(x)表示用有理数近似x有多难,由提供
lim-inf|x-p/q|=c(x)/q2q个→ ∞
其中q覆盖整数,p是一个选择最小化的整数|x-p/q |。当x是金色时,这个常数尽可能大比率!

如果著名的“理性”希腊人图例甚至淹死了那个证明sqrt(2)是非理性的家伙,选择了最多无理数作为它们最美丽矩形的比例!但是,这不是巧合。他们对比率和比例让他们思考A:B::(A+B):A,这个比例立即意味着A和B是不可通约的,因为如果你假设A和B是整数,并试图找到它们的最大值使用欧几里得算法的公约数,你会陷入无限循环。欧几里得甚至在第十册命题2:

如果,当连续减去两个不相等量中较小的量反过来,从剩下的更大的东西中,永远不会测量那个在此之前,这两个震级是不可通约的。
他并没有明确地说出并应用到我们现在所说的黄金比例-但他怎么可能没有联系?有关的更多信息希腊人对连分数和欧几里德算法的使用这本书中关于“反假发比率理论”的章节:

6) D.H.Fowler,《柏拉图学院的数学:新的重建》,牛津大学出版社,牛津,1987年。

总之,在物理学中,黄金数字是如此重要理性的近似程度很低。这一事实出现在科尔莫戈罗夫-Arnold-Moser定理或“KAM定理”,用于处理小扰动完全可积哈密顿系统。粗鲁地说,这些是守恒量与可能。这些是教科书中经常出现的,比如谐振子和引力二体问题。原因是如果你能做一堆积分,你就能解决这些问题-因此术语“完全可积”。

一个完全可积系统最酷的一点是时间演化沿着环绕圆环的路径携带系统状态。假设用n个数字来描述系统的位置。然后它也需要n个数来描述它的动量,所以状态空间是2n维的。但如果系统有n个不同的守恒量,那基本上就是最大允许值-状态空间将被n维环面剥离。任何一个以这个都灵岛为起点的州都将永远留在这里!它会的绕来绕去,画出一条螺旋形的路径永远回到它开始的地方。

当n=1时,事情很简单,因为一维环面是圆圈,所以状态绕到它开始的地方。例如,当钟摆前后摆动时,它的位置和动量随着时间的推移,追踪一个循环。

当n越大,事情就越棘手。例如,当您有n摆来回摆动,如果它们的频率比是有理数。

这就是它对任何完全可积系统的工作原理。对于任何圆环体,有一个n元组的数字描述路径的频率这个圆环绕着n个方向旋转。如果这些比率频率都是有理的,环面上的路径追踪周期轨道。否则,他们不会!

KAM理论说明了当你稍微扰动这样一个系统时会发生什么。它通常不再是完全可积的。有趣的是具有合理频率比的圆环往往会因共振而破裂影响。我们得到的不是周期轨道,而是混沌运动。但“非理性”的保守党更加稳定。而且,“更多非理性“圆环体的频率比越大,所需的扰动就越大破坏它!因此,最稳定的圆环体往往具有频率比涉及黄金数字。当我们增加扰动时,最后死亡的圆环被称为“金圆环”。

实际上你可以如果你检查一下,托利就会陷入混乱退出显示此网站上“标准地图”的小程序:

7) Takashi Kanamaru和J.Michael T.Thompson,混沌导论和非线性动力学、标准地图小程序、,http://brain.cc.kogakuin.ac.jp/~kanamaru/Chaos/e/标准/

“标准地图”是一个有利于说明了这种效果。你不会真正看到2d tori,只是它们的1d横截面-但它很有趣。有关更多详细信息,试试这个:

8) M.Tabor,非线性动力学中的混沌和可积性:导论,威利,纽约,1989年。

简而言之,黄金数字是避免的最佳频率比共振!

一些音响发烧友甚至说这意味着最好的收听空间对音乐来说是一个比例为1:G:G的2.我让你自己去找这一说法中的瑕疵。对于更可疑的索赔,请查看昂贵的广告本文末尾的扬声器电缆。

KAM理论确实很酷,但我们不应该满足于此当怀疑论者问黄金数字是否就是他们所吹嘘的。我认为,作为数学家,不断发现是我们工作的一部分关于黄金数字的令人震惊的事实。一小部分,但部分:我们不应该把场地让给业余选手!

彭罗斯已经尽了自己的责任。他的“彭罗斯瓷砖”至关重要优势黄金数字所体现的自相似性创造了非周期性平面的平铺。这项研究帮助催生了一个不错的小产业具有5倍对称性的“准晶”。这里有一个很好的介绍数学家:

9) Andre Katz,准晶体学简介,摘自《From》《数论到物理学》,编辑M.Waldschmit等人,施普林格,柏林,1992年,第496-537页。

顺便说一句,这本书对KAM理论中的黄金数和迭代映射理论圆本身:

10) Predrag Cvitanovic,《圆形地图:非理性缠绕》,摘自《From》《数论与物理学》,M.Waldschmit et al编辑,施普林格,柏林,1992年,第631-658页。

11) Jean-Christophe Yoccoz,小除数问题导论,在《从数论到物理学》中,M.Waldschmit等人,Springer,柏林,1992年,第659-679页。

康威和斯隆也在努力。黄金比率、等面体和四维之间的关系二十面体(“600-cell”)的大哥,他们描述了如何构建8维和24维最酷的格子使用“偶像”-它们是使用黄金比例构建的某些四元数。我讨论过“这一思想圈”第20周", "第59周“和"第155周".

但如果你想要一些涉及黄金比例的可怕公式,Ramanujan是你要去的地方。看看这些:

1--------------1+exp(-2π)-------------1+exp(-4π)=exp(2π/5)[sqrt(G sqrt)(5))-G]------------1+exp(-6π)-----------1+exp(-8π)---------   ...
1+exp(-2πsqrt(5))-------------------1+exp(-4πsqrt(5))sqrt-----------------=exp(2π/5)[----------------------------G]1+exp(-6πsqrt(5))1+[53/4(G-1)5/2- 1]1/5------------------1+exp(-8πsqrt(5))------------------   ...
这些是一种叫做罗杰斯·拉马努扬(Rogers-Ramanujan)的怪物的特殊情况连分式,它是黄金比例的连续分数。有关详细信息,请从这里开始:

12) Eric W.Weistein,Rogers Ramanujan连分式,http://mathworld.wolfram.com/Rogers-RamanujanContinuedFraction.html

正是这两个公式,以及另一个类似的公式,导致了很难写出名言:

只要看一眼就足以表明只能由最高的数学家写下来类。它们一定是真的,因为如果它们不是真的,没有人会有想象力发明它们。

有关哈代关于这些连分数的更多信息,请参阅第1节和他的书第6.17节:

13) G.H.Hardy,Ramanujan:关于建议主题的十二次讲座《他的生活与工作》,切尔西出版公司,纽约,1959年。

黄金数也出现在量子群理论中。我在“第22周“所以我不会在这里再解释了。但是,我忍不住要提到弗里德曼、拉森和王随后证明了某种拓扑量子场论称为Chern-Simons理论,使用量子群SU构建(2), 当参数q为团结的第五根。这正是自旋1/2的情况SU的表示(2) 量子维等于黄金数!

14) 迈克尔·弗里德曼、迈克尔·拉森、王正汉、,量子计算通用的模函子,可在获取定量-ph/0001108.

但不要误解:这并不是构建通用量子计算机需要黄金数字!它是只是5似乎是最小的number n,这样SU(2)当q是1的n次方根时,Chern-Simons理论在计算上是通用的。

这几乎是我所知道的关于黄金数字的一切。所以现在,这个“黄金物体”拼图怎么样?

基本上,问题是找到一个像金子一样的物体数字。黄金数字有G公司2=G+1,所以我们想找到对象G在G之间具有良好的同构2G+1。

如果G只是一个集合,这意味着我们希望在G的元素对,G的元素和其他元素一起。其他的东西是什么并不重要,所以我们叫它“@”。

(你可能想知道“好”这个词。重点是问题如果我们不要求解决方案在某些方面很好,那就太容易了-我不想说得很清楚。)

罗宾·休斯顿的回答是:

将“位”定义为0或1。将“金树”定义为带有标记为0、1或*的叶子的(平面)二叉树,其中每节点最多有一个子级。例如:

/\   /\ 1 0  *
是一棵金色的树,但是
/\   /\ *0  1
不是。让G成为一组金色的树。我们定义了同构
f: G公司2G+{@}
如下所示。首先,当X和Y都是金色时,我们定义f(X,Y)只有一个节点的树,这个节点被位标记。我们用一点就能识别这样的树,这样我们就设置了
f(0,0)=0f(0,1)=1f(1,0)=*f(1,1)=@
在剩下的案例中,金色的树X和Y不仅仅是一点点,我们设置了
f(X,Y)=/\X年
有不同的方式来表明这个函数f是一对一的对应关系,但最好的办法是看看休斯顿是如何得出这个答案的!不仅仅是从帽子里拔出来的;他解决了这个问题系统地,这就是为什么他的解决方案被认为是“好的”。

很容易找到一个具有同构的集合s

S=P(S)
其中P是具有自然数系数的多项式。只需使用“第108周“即,你从空局开始,永远用P打球,然后一种极限。这就是我上周如何构建二叉树的方法,作为T=T的解2+ 1.

问题是我们现在寻求的同构:

G公司2=G+1(1)
不是这样的。所以,休斯顿所做的就是进行替换:
G=高度+2
鉴于此,如果我们
H(H)2+4H+4=H+3(2)
如果我们有
H(H)2+4H+1=H(3)
具有所需的形式。

我们可以将(3)重写为

H=1+H2+2H+H2
在英语中,这表示“H的一个元素要么是*,要么由两个人组成的一对,要么是比特,要么是元素所以,穿H的人是一棵金树!但是,如果它只有一个节点,则只能标记该节点通过*,而不是0或1。这意味着正好有两棵金树不在H中。所以,G=H+2是所有金树的集合,而我们的上面的计算给出了同构G2=G+1。

瞧!

请注意,要从(1)中导出(3),我们需要减去,通常此游戏中不允许。这里我们减去常数,然后休斯顿说,这是“加西亚-米尔恩对合定理”允许的。我不知道这个定理,所以我会记下来学习它。但幸运的是,我们在这里并不真正需要它:我们只需要推导(1)从(3)开始,这涉及到加法,所以可以。

休斯顿的解决方案之所以“不错”,部分原因在于它表明多项式方程递归定义的一般方法形式S=P(S)。另一个好消息是他的诡计带来了当X=1时减少为G的结构类型G(X)。要得到这个,首先使用定点方法构造具有同构

高(X)=(H(X)+X)2+2小时(X)
然后,定义
G(X)=H(X)+X+1
并注意到这给
G(X)2=G(X)+X
减少到G2当X=1时,=G+1。

似乎这还不够,休斯顿还为谜题。他展示了詹姆斯·普罗普(James Propp)提出的黄金目标上周,真的是一个黄金对象!也许Propp早就知道了,但我肯定没有。

证明的想法相当普遍。假设我们属于某一类从某种意义上说,这是“2钻机”第页,共页“第191周“.假设我们得到一个具有同构的对象X

X=1+2X(4)
使得X的作用类似于“-1”。例如,在Schanuel和Propp之后,我们可以取“σ-多面体”的范畴,让X是开的区间:然后同构(4)表示
(0,1) = (0,1/2) + {1/2} + (1/2,1)
或者,以休斯顿为例,我们可以把布景分类为X有限位字符串的集合。然后(4)说“有限位存储是要么是空的位字符串,要么是后跟有限位字符串的位”。这两个例子之间的关系令我困惑——如果有人这么想的话明白了,让我知道!但不管怎样,两者都有效。

现在让G成为“带有X标记叶子的二叉树”的对象:

G=X+X2+2倍+5倍4+14倍5+42倍6+ ...
其中系数是加泰罗尼亚数字。让我们证明G是一个金色物体。为此,我们将使用(4)和这个同构:
G=G2+X(5)
它说“带有X标记叶子的二叉树是这样的一对树,或只有一个X标记节点的退化树”。公式对于包含加泰罗尼亚数的G来说,实际上只是定点解到此为止!

这是休斯顿极其聪明的论点。假设Z是任何类型具有同构性

Z=Z’+X
对于某些Z’。然后
Z+X+1=Z'+2X+1=Z’+X=Z
这适用于Z=G2,自
G公司2=(X+G)2)2=(2X+1+G2)2 
相乘时,其中有一个X项,所以它的形式是Z'+X。因此我们有一个同构
G公司2=G2+X+1(X+1)
但我们也有同构G+1=G2+X+1乘以(5)。作曲这些,我们得到了同构
G公司2=G+1。
金色!我会停在这里。


附录:计算机科学家塞巴斯蒂亚诺·维格纳(Sebastiano Vigna)指出:

15) 保罗·博尔迪、马西莫·桑蒂尼和塞巴斯蒂亚诺·维尼亚,用水壶测量,或者:如果问数学家怎么办拆除炸弹?,理论。计算。科学。2 (2002).也可在http://vigna.dsi.unimi.it/papers.php

这表明,如果您想近似测量任意量的水只需使用两个水罐,最好是它们的容量为1和G。本文引用了一个Swierkzkowski取得了一个迷人的成绩Dedekind留下的著名定理。Dedekind表明,如果x是任何无理数nx mod 1在区间[0,1]中均匀分布。但是如果x=1/G,这些数字有一个特别好的属性:序列中的每个新点(nx mod 1)降落在其中一个最长的间隔不包含上一个点!而且,它能切碎这个黄金分割。

Stephen Schanuel说了一些关于“第203周“在类别上理论邮件列表,所以我会在这里包括他的帖子以及各种回答,最后是我自己的回答。

发件人:Stephen Schamanuel主题:类别:神秘化和分类日期:2004年3月4日星期四00:44:46-0500我无法理解John Baez的黄金物体问题,也无法理解他的解决方案的描述。他拒绝告诉我们“好”是什么意思,但让我至少提出一个建议,要做到“可容忍”,解决方案必须是对象,而John没有告诉我们涉及什么类别在任一解决方案中;至少我找不到对象,也不是地图,所以我觉得这些描述“无法忍受”上述定义的技术意义。他很慷慨,允许别人使用带有加号和时间的范畴作为额外的单体结构。(有人知道一个加号不是加号的兴趣示例吗副产品?)这种自由是不必要的;一点代数加上罗比盖茨定理提供了一个G到G^2=G+1的解,该解不满足扩展类别中的附加方程(以副积为加号,笛卡尔乘积表示时间)。简单地说,它在这里。统一z的原始第五根是多项式1+X+X^2+X^3+X^4,因此满足1+z+z^2+z^3+z^4+z=z,其形式为“不动点”p(z)=z,p在N[X]中,p(0)不盖茨定理说,自由分配范畴包含对象Z和从p(Z)到Z的同构是广泛的,它的Burnside装配B(对象同构类)是希望,N[X]/(p(X)=X);也就是说,Z不满足任何意外方程。由于p的阶数大于1定理告诉我们(从欧拉和维数的联合内射性同态)当且仅当两个多项式在对象Z处一致要么它们是相同的多项式,要么两者都是非恒定的,并且它们同意数字z。现在的“代数”是:黄金数字是1+z+z^4。因此,G=1+Z+Z^4满足G^2=G+1的要求。它不满足意外的方程式,因为关系式X^2=X+1减少了N[X]中的多项式转化为线性多项式,并且这些简化形式具有不同的欧拉特征,即在z处不同。因此同态从N[X]/(X^2=X+1)到B(将X发送到G)是内射的,仅此而已我想要。因为在集合的范畴中,任何讨厌的旧无限集都满足黄金等式和其他许多等式,我冒昧地将“nice”解释为至少“没有意外的满足”方程式’。人们可以要求更多;上述结构产生了伯恩赛德钻井平台是一个分布但不广泛的类别N[X]/(X^2=X+1),G中具有对象多项式的完整子范畴。(如果范围很广,它将被关闭,但大类中的每个物体都是G的总和。)我不知道是否存在以N[X]/(X^2=X+1)作为其完整内容的扩展类别燃烧侧钻机;也许约翰提到的一个或两个例子都会如果我知道他们是什么的话。当我说出我的困惑时,谁能告诉我“分类”是指?我不知道有这样的过程;最简单的例如,在我看来,“分类”自然数以获得有限集而是“记住产生自然的有限集合和映射”通过传递到同构类的抽象来表示数字。最后,给约翰一个提示:当你试图给你的观众对n类的优点有一些感觉,你能不能给他们一个通过对对象和地图?向所有人致意,感谢你们在我拿到这些东西时的耐心从我的胸口,史蒂夫·沙努埃尔
发件人:David Yetter主题:类别:回复:神秘化和分类日期:2004年3月5日星期五10:55:26-0600分类有点像量化:它不是一个结构作为一件事和另一件事之间关系的迫切需要(在一个(n+1)范畴结构和一个n范畴结构的分类例结构;在量子化的情况下,量子力学系统和经典的机械系统)。分类法想要找到一个高维的范畴结构通过将方程弱化为自然同构和施加新的、合理的连贯条件。一般来说,为了最初的目的——建造TQFT和量子引力模型——人们想要最高的分类水平具有线性结构(因此Baez想要张量积以及它分布的总和,而不是笛卡尔积和副积)。具有结构的特定低维类别由找到一个具有新结构“覆盖”的高维范畴加性单体范畴所处的低维在格罗森迪克钻井平台上。例如,具有同构幺半群的任何(k-线性)幺半群范畴M类是M的一个分类,更一般来说是(k-线性)单体范畴是幺半群的分类。一个简单的例子说明了为什么它不是一个结构:交换幺半群(作为一个对象的相当特殊的类别)承认两个不同的分类:对称单体范畴和编织单体类别(每个类别都被视为一种具有一个对象的双类别)。关于辫状单体范畴,有一个很好的论据作为“正确的”分类:埃克曼-希尔顿定理('a群在群中是一个阿贝尔群,或者如证明所示,是一个幺半群在monoid中是一个交换幺半群“)”“分类”为:一个幺半群范畴在MONCAT中是一个编织单体类。
发件人:沃恩·普拉特主题:类别:回复:神秘化和分类日期:2004年3月5日星期五22:49:56-0800>当我说出我的困惑时,谁能告诉我>“分类”是指?我不知道有这样的过程;最简单的>例如,在我看来,“分类”自然数以获得有限集>而是“记住产生自然的有限集合和映射”>通过传递到同构类的抽象来表示数字。一个公平的问题。1999年,我参加了约翰·科英布拉关于这件事的讲座但后来泄漏了很多。如果非要我猜的话,我会说他是将一个生成元上的自由单胚分类,使其成为单胚类,但是幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺幺最终目标?有人怀疑那里有一些自由交往——约翰,怎么了你联系上了吗?就一般的分类而言,布景似乎起着核心作用在范畴理论的至少一个发展中的作用。的同音宾语“普通”类别是指homsets。(从这个意义上说,我想“普通”必须包含“局部较小”。)如果您让它们是经过精心设计的野人。往另一个方向走,如果你认为家是空虚的,不是它们是空的,但它们都是一样的,然后你会得到布景。朝着这个方向再迈出一步,一切都会看起来同样,这可能与Maharishi Yogi的雇佣有关爱荷华州费尔菲尔德大学数学系的范畴理论家。(当我上次与MY的“世界卫生部长”谈话时,一位喜欢罗斯街是我的一个同学,但八年前从1957年开始,整个谈话似乎在很大程度上是雷区的边缘一切都是一样的,这可能是我潜意识里的对彼得·弗雷德(Peter Freyd)不久前发表的关于独特存在的帖子的模糊回复回到笛卡尔,在那里,我试图通过声称自己输给了他许多的再往后一点。)分类并不是获得2个类别的唯一方法而是将交换定律理解为二维结合性原则。然而,约翰已经取得了很多成绩分类方法,在一个里程和分钟是平衡生活不可或缺的组成部分,就像一个人的支票簿一样。(问:一个月多少分钟?答:取决于你的计划。)>因为在集合的范畴中,任何讨厌的旧无限集都满足>黄金等式和其他许多等式,我冒昧地>将“nice”解释为至少“没有意外的满足”>方程式’。非常正确。我想补充一点,“并满足预期的方程式。”史蒂夫所说的“肮脏的场景”并没有达到预期的效果方程为2^2^X~X(集合的幂集是布尔代数,看在上帝的份上。为什么在使用第二次求幂?集合论者似乎认为他们可以简单地忘掉结构而不付出代价,但在现实世界中,它需要付出代价每X元素kT/2焦耳,忽略这个结构。如果集合理论家不愿意在建模时支付实际价格,我们为什么要纳税人支付他们真实的薪水?大型红衣主教是虚构的他们的想象力过于活跃,一致性问题的解决方案是不要去那里。)沃恩·普拉特
发件人:Tom Leinster主题:回复:类别:神秘化和分类日期:2004年3月7日20:50:39+0000Steve Schanuel写道:>具有加号和乘号的超单体结构的范畴。>(有人知道一个加号不是加号的兴趣示例吗>副产品?)以下是我之前遇到的两个钻机类别示例其中加号不是副产品:(i) 继承了+和x的有限集和双射的范畴从集合的范畴出发;(ii)离散钻机类别,当然与钻机。>这种自由是不必要的;一点代数加上罗比>盖茨定理提供了一个G到G^2=G+1的解,该解不满足>扩展类别中的附加方程(以副积为加号,>笛卡尔乘积表示时间)。如果你允许您自由使用任何钻机类别,然后存在更简单的解,也不满足附加方程:只需取满足G^2=G的元素G自由生成的装备+1并将其视为离散的钻机类别。>由于在集合范畴中,任何讨厌的旧无限集合都满足>黄金方程式和许多其他方程式,我已经自由地>将“nice”解释为至少“令人满意”>方程式’。我会用不同的方式解释“好”。(除此之外否则,我上一段中的小例子将成为黄金对象问题无趣。)据我所知,“不错”不是精确的术语——至少,我不知道如何使其精确。也许我可以用方程式T=1+T^2来解释我的解释。一个好的解决方案T是有限的二叉平面树集以及通常的同构T-~->1+T^2;令人讨厌的解决方案将是一个随机无限集T,其随机同构为1+T^2。(这两种解决方案都属于装备类别及其标准+x)我认为第一个解决方案很好,因为我可以看到一些它的组合内容(也许,在我的脑海里,因为它有一种建设性的感觉),而第二种则因为我做不到而令人讨厌。我不确定我对这组无需定义的二叉平面树(nice?),或通过基数最多为aleph5的二叉平面树(可能很讨厌)。也许找到一个“好”的解决方案在精神上与发现组合恒等式的“具体解释”。作为一个非常简单的例子,考虑一下这个标识,每个帕斯卡三角形中的项是其上方两项之和,(n+1选择r)=(n选择r-1)+(n选择r)。这是一个需要证明的骗局,但你还是会错过一些东西如果你不知道标准的“具体解释”:选择rn+1个对象中的对象等于选择第一个对象和然后选择剩余n个OR中的r-1。即使面临找不到“好的解决方案”或“具体的解释”确切地说,我认为大家对什么才算是答案,而找到答案通常并不简单。最美好的祝福,汤姆
发件人:John Baez主题:金色物体日期:2004年3月7日星期日12:50:29-0800(太平洋标准时间)尊敬的分类学家-很抱歉需要一段时间才能回复。UCR的人员无法收到类别理论邮件列表上的帖子,原因是我们的互联网连接。我要求提供一些装备类别中对象G的好例子具有从G^2到G+1的同构。Steve Schanuel回复:>我无法理解John Baez的黄金物体问题,也无法理解他的>解决方案的描述。他拒绝告诉我们“好”是什么意思,[……]这个问题是故意开放的,但你似乎有很好地理解了,因为你给出了一个很好的解决方案,包括你认为“好”的精确规范。让我重复罗宾·休斯顿给出的两个解决方案:1) 第一种解决方案适用于具有对象H的任何钻机类别装备有与H^2+4H+1同构的。解决方案是G=H+2。我描述了休斯顿如何使用同构HH^2+4H+1至构造同构G^2G+1。这样做的好处是它减少了一个不是显然是定点形式。2) 休斯顿的第二个解决方案适用于任何单体余完备类,在结肠炎上分布的张量积,其中包含一个物体X装备有2X+1的同构。解决方案是让G“具有X标记叶子的二叉平面根树”的对象,即。G=X+X^2+2X^3+5X^4+14X^5+42X^6+。。。其中系数是加泰罗尼亚数字。他使用显而易见的同构GG^2+X构造同构G^2G+1。有趣的是,它显示了Propp最初的提议黄金物体确实是一个:只需考虑σ-多面体的范畴和它的笛卡尔乘积,并且让X是开区间!而且,它精确地解释了加泰罗尼亚语的交替和数字等于黄金比率。史蒂夫写道:>我不知道N[X]/(X^2=X+1)是否有广泛的类别>作为其完整的Burnside钻机;也许是其中一个或两个例子John>如果我知道他们是什么的话,上面提到的就行了。我认为,如果我们采取自由分配的方式,示例1)就可以做到这一点具有H^2+4H+1同构的对象H上的范畴。对吗?史蒂夫还写道:>他非常慷慨,允许一个人使用既有优点又有优点的类别>和倍作为额外的单体结构。(有人知道一个例子吗>在加号不是副产品的情况下?)这种自由是>不必要的[…]这是不必要的,但很方便:我想里面还有一个金色的物体在适当的q值下,量子SU(2)的reps的钻机类别。这里张量积不是笛卡尔积。用量子群论的行话来说,这个物体有“量子维”等于黄金数字。有趣的是,这种非积分代数“维”在量子群论中自然出现,正如非积分但代数“基数”在理论中出现一样分配类别。我不知道在钻机类别中有什么黄金物体不是副产品,我同意这种钻机类别出现的频率较低而不是那些时间不是产品的地方。但是,如果你使用明显的使有限集的广群成为rig类的方法,+不是副积,也不是x积。>当我说出我的困惑时,谁能告诉我>“分类”是指?我不知道有这样的过程;最简单的>例如,在我看来,“分类”自然数以获得有限集>而是“记住产生自然的有限集合和映射”>数字通过传递到同构类的抽象。你是对的:分类不是一个系统的过程!我在中解释过这个想法第121周,也在我的论文中“分类”,位于http://www.arXiv.org/abs/math.QA/9802029. 我是这么说的:如果研究分类,很快就会发现一个惊人的事实:数学中的深层次结果只是对事实的分类我们在高中学的!这是有充分理由的。一直以来,我们一直在通过假装不知不觉地“去分类”数学这些类别只是集合。我们通过“去分类”类别忘记了语素并假装同构对象都是平等的。我们只剩下一个集合:同构类的集合对象的。为了理解这一点,下面的比喻可能很有用。很久以前,当牧羊人想看看两群羊是否同构,他们会寻找明确的同构。换句话说,他们会排队把两只羊都养起来,试着把一只羊和一只羊配对其他的。但有一天,一个牧羊人发明了去分类。她意识到一个人可以带着每一头牛“数数”它在它和一些“数字”集合之间建立了同构,这些都是像“一、二、三……”这样的胡言乱语特别地为此目的而设计。通过比较得出的数字,她可以显示两个畜群是同构的,而不必显式地建立同构!简而言之,通过对类别进行去分类在有限集合中,自然数集合被发明了。根据这个寓言,去范畴化一开始只是一个笔画数学天才。直到后来才变得愚蠢我们现在正在努力克服的习惯分类。而历史现实远不止如此复杂的分类确实带来了巨大的进步在20世纪的数学中。例如,Noether通过强调同源群。之前的工作主要关注Betti数字就是有理同调群的维数。与相同取集合的基数,取向量的维数空间是一个去范畴化的过程,因为两个向量空间同构当且仅当它们具有相同的维数。注意到Noether如果我们使用同源群而不是Betti数,我们可以解决更多问题,因为我们不仅获得了空间的不变量,还有地图。在现代语言中,第n个有理同调是一个函子定义类别拓扑空间的第n个Betti数为一只小猎犬功能,定义于设置同构类的拓扑空间。当然,用这种方式表达诺特的见解这是不合时宜的,因为它出现在范畴理论之前。确实如此在艾伦伯格和麦克·莱恩随后的同源性研究中范畴理论诞生了!去分类是一个简单的过程,通常破坏有关当前局势的信息。分类,试图恢复这些丢失的信息,是不可避免的充满困难。>最后,给约翰一个提示:当你试图给你的听众>对n类的优点有一些感觉,你不能给他们一个>对n=1几乎没有帮助,因为对对象和>地图?我希望现在更清楚了。最佳,日本银行


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