伽罗瓦:群论与方程可解性

伽罗瓦以群与域刻画方程根式可解性,创立群论并彻底解决五次方程问题。

时代
19世纪
文明 / 地域
欧洲

背景

16世纪人们已得三次、四次方程根式解;其后三百年寻求五次方程公式均告失败。拉格朗日指出根之置换是关键,鲁菲尼(1799)与阿贝尔(1824)证明一般五次方程无根式解,但未能给出判别准则。

详细描述

埃瓦里斯特·伽罗瓦(Évariste Galois,1811–1832)在1832年决斗前夕的书信中完整解决了这一问题。他引入”群”——根的所有置换构成的对称结构(今称伽罗瓦群),并建立域扩张与其自同构群之间的对应。伽罗瓦定理断言:多项式方程可用根式求解,当且仅当其伽罗瓦群是”可解群”,即存在一列正规子群使相邻商群均为阿贝尔群。一般 nn 次方程的伽罗瓦群是对称群 SnS_n;当 n5n\ge 5SnS_n 不可解,因此无一般根式解。

求解过程 / 影响

伽罗瓦把方程求解转化为群的结构问题,不仅解释了阿贝尔–鲁菲尼定理,更给出任一具体方程可解性的判别准则,并由此否定回答三大尺规作图难题。他的手稿1846年由刘维尔发表,经若尔当(1870)系统阐述后,群论成为现代代数的核心,渗透到数论、几何与物理。伽罗瓦工作是数学从计算走向结构的里程碑,其群论思想至今是现代数学统一语言的基础。