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阿蒂亞-辛格指標定理

指数 阿蒂亞-辛格指標定理

在數學中,阿蒂亞-辛格指標定理斷言:對於緊流形上的橢圓偏微分算子,其解析指標(與解空間的維度相關)等於拓撲指標(決定於流形的拓撲性狀)。它涵攝了微分幾何中許多大定理,在理論物理學中亦有應用。 此定理由邁克爾·阿蒂亞與艾沙道尔·辛格於1963年證出。.

18 关系: 不變量理論伊斯拉埃爾·蓋爾范德張量四元數理论物理学爱德华·威滕熱傳導方程式狄拉克算子超对称迈克尔·阿蒂亚阿贝尔奖艾沙道尔·辛格李群毛瑞特斯·柯奈利斯·艾雪流形数学拉回丛拉普拉斯算子

不變量理論

不變量理論是數學的一個分支,它研究群在代數簇上的作用。不變量理論的古典課題是研究在線性群作用下保持不變的多項式函數。 對於有限群,不變量理論與伽羅瓦理論有密切聯繫,一個較早的結果涉及了對稱群 S_n 在多項式環 F 上的作用:S_n 作用下的不變量構成一個子環,由基本對稱多項式生成,由於基本對稱多項式彼此代數獨立,此不變量環本身也同構於另一多項式環。Chevalley-Shephard-Todd 定理刻劃了其不變量環同構於多項式環的有限群。晚近的研究則更關切算法問題,例如計算不變量環的生成元,或給出其次數的上界。 對於一般的代數群,其不變量理論與線性代數、二次型及行列式理論密切相關。 大衛·蒙福德在1960年代創建了幾何不變量理論,這是構造模空間的有力工具。此理論探討代數簇在群作用下的商空間,並研究軌道的幾何性質。幾何不變量理論與古典不變量理論的關聯如次:考慮域 k 上的仿射代數簇 X.

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伊斯拉埃爾·蓋爾范德

伊斯拉埃爾·莫伊塞耶維奇·蓋爾范德(Израиль Моисеевич Гельфанд,Israïl Moiseevich Gelfand,),出生在烏克蘭的猶太裔科学家。他是二十世纪最伟大的数学家之一,同时也是生物学家、教育家。他一生共发表了超过800篇论文,同时出版了30余部专著。他还是特别科学学校的首创者,通过他在莫斯科大学办的讨论班,几代学生从他这里得到知识,受到启发。更重要的是,他的学生们,例如塞迈雷迪·安德烈、Alexandre Kirillov等,延续了他的方式。.

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張量

張量(tensor)是一个可用來表示在一些向量、純量和其他張量之間的線性關係的多线性函数,這些線性關係的基本例子有內積、外積、線性映射以及笛卡儿积。其坐标在 n  維空間內,有  n^r個分量的一種量,其中每個分量都是坐標的函數,而在坐標變換時,這些分量也依照某些規則作線性變換。r稱為該張量的秩或階(与矩阵的秩和阶均无关系)。 在同构的意义下,第零階張量(r.

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四元數

四元數是由爱尔兰數學家威廉·盧雲·哈密頓在1843年创立出的數學概念。 從明確地角度而言,四元數是複數的不可交換延伸。如把四元數的集合考慮成多維實數空間的話,四元數就代表著一個四维空间,相對於複數為二维空间。 作为用于描述现实空间的坐标表示方式,人们在复数的基础上创造了四元数并以a+bi+cj+dk的形式说明空间点所在位置。 i、j、k作为一种特殊的虚数单位参与运算,并有以下运算规则:i0.

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理论物理学

论物理学(Theoretical physics)通过为现实世界建立数学模型来试图理解所有物理现象的运行机制。通过“物理理论”来条理化、解释、预言物理现象。 豐富的想像力、精湛的數學造詣、嚴謹的治學態度,這些都是成為理論物理學家需要培養的優良素質。例如,在十九世紀中期,物理大師詹姆斯·麥克斯韋覺得電磁學的理論雜亂無章、急需整合。尤其是其中許多理論都涉及超距作用(action at a distance)的概念。麥克斯韋對於這概念極為反對,他主張用場論來解釋。例如,磁鐵會在四周產生磁場,而磁場會施加磁場力於鐵粉,使得這些鐵粉依著磁場力的方向排列,形成一條條的磁場線;磁鐵並不是直接施加力量於鐵粉,而是經過磁場施加力量於鐵粉;麥克斯韋嘗試朝著這方向開闢一條思路。他想出的「分子渦流模型」,借用流體力學的一些數學框架,能夠解釋所有那時已知的電磁現象。更進一步,這模型還展示出一個嶄新的概念——電位移。由於這概念,他推理電磁場能夠以波動形式傳播於空間,他又計算出其波速恰巧等於光速。麥克斯韋斷定光波就是一種電磁波。從此,電學、磁學、光學被整合為一統的電磁學。.

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爱德华·威滕

爱德华·威滕(Edward Witten,姓氏亦譯為--、維敦或惠滕,),美国犹太裔数学物理学家、菲尔兹奖得主,也是普林斯顿高等研究院教授。他是弦理论和量子场论的顶尖专家,创立了M理论。爱德華·威滕被視為當代最偉大的物理學家之一,他的一些同行甚至認為他是愛因斯坦的後繼者之一。國際數學聯盟於1990年授予他菲爾茲獎,是數學界的最高榮譽,相當於數學界的諾貝爾獎。爱德華·威滕也是唯一獲得這項榮譽的物理學家。.

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熱傳導方程式

熱傳導方程式(或稱熱方程)是一個重要的偏微分方程,它描述一個區域內的溫度如何隨時間變化。.

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狄拉克算子

在数学和量子力学中,狄拉克算子(Dirac operator)是一个微分算子,它是二阶微分算子(如拉普拉斯算子)的形式平方根。保罗·狄拉克研究的原始案例是形式分解闵可夫斯基空间的算子,得到一种与狭义相对论兼容的量子理论形式;为了得到由一阶算子产生的拉普拉斯算子,他引入了旋量。.

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超对称

超对称是费米子和玻色子之间的一种對稱性,该对称性至今在自然界中尚未被观测到。物理学家认为这种对称性是自发破缺的。大型強子對撞機將會驗證粒子是否有相對應的超對稱粒子這個疑問。 超對稱模型能解決三個難題:.

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迈克尔·阿蒂亚

迈克尔·阿蒂亚爵士,OM,FRS(Sir Michael Francis Atiyah, )英国数学家,主要研究领域为几何,被誉为当代最伟大的数学家之一。.

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阿贝尔奖

阿贝尔奖(Abelprisen,Abel Prize)是數學的國際獎項,每年颁发一次,獲譽為數學界最高榮譽之一。2001年,为了纪念2002年挪威著名数学家尼尔斯·亨利克·阿贝尔二百周年诞辰,挪威政府宣布将开始向杰出数学家颁发此种奖金。 自2003年起,由挪威自然科学与文学院的五名数学家院士组成的委员会负责宣布获奖人。奖金的数额大致与诺贝尔奖相近。设立此奖的原因也是因为诺贝尔奖没有数学奖项。2001年挪威政府拨款2亿挪威克朗作为启动资金。扩大数学的影响,吸引年轻人从事数学研究是设立阿贝尔奖的主要目的。 2003年3月23日,第一个获奖人名宣布,六月奖金第一次正式颁发。2004年三月第二届获奖人名单宣布,此次有两人分享奖金。 阿貝爾獎最初是索菲斯·李在1899年建議設立,因為他得悉阿爾弗雷德·諾貝爾計劃中的獎項不包括數學獎。可是索菲斯·李不久後逝世,打斷了設立阿貝爾獎的工作。國王奧斯卡二世在1902年嘗試設立阿貝爾獎也不成功,而三年後瑞典-挪威聯盟的解散,使第一次的設立阿貝爾獎的努力以失敗告終。.

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艾沙道尔·辛格

艾沙道尔·辛格(Isadore Manuel Singer,),生於美國密西根州底特律,数学家,长期担任麻省理工学院的数学系教授。因1962年与英国数学家迈克尔·阿蒂亚合作提出阿蒂亞-辛格指標定理而闻名,该定理奠定了纯粹数学与理论物理学一种新的相互作用。.

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李群

數學中,李群(Lie group,)是具有群结构的光滑微分流形,其群作用與微分结构相容。李群的名字源於索菲斯·李的姓氏,以其為連續變換群奠定基礎。1893年,法文名詞groupes de Lie首次出現在李的學生Arthur Tresse的論文第三頁中。.

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毛瑞特斯·柯奈利斯·艾雪

#重定向 莫里茲·柯尼利斯·艾雪.

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流形

流形(Manifolds),是局部具有欧几里得空间性质的空间,是欧几里得空间中的曲线、曲面等概念的推广。欧几里得空间就是最简单的流形的实例。地球表面这样的球面则是一个稍微复杂的例子。一般的流形可以通过把许多平直的片折弯并粘连而成。 流形在数学中用于描述几何形体,它们为研究形体的可微性提供了一个自然的平台。物理上,经典力学的相空间和构造广义相对论的时空模型的四维伪黎曼流形都是流形的实例。位形空间中也可以定义流形。环面就是双摆的位形空间。 一般可以把几何形体的拓扑结构看作是完全“柔软”的,因为所有变形(同胚)会保持拓扑结构不变;而把解析几何结构看作是“硬”的,因为整体的结构都是固定的。例如一个多项式,如果你知道 (0,1) 区间的取值,则整个实数范围的值都是固定的,所以局部的变动会导致全局的变化。光滑流形可以看作是介于两者之间的模型:其无穷小的结构是“硬”的,而整体结构则是“柔软”的。这也许是中文译名“流形”的原因(整体的形态可以流动)。该译名由著名数学家和数学教育学家江泽涵引入。这样,流形的硬度使它能够容纳微分结构,而它的软度使得它可以作为很多需要独立的局部扰动的数学和物理的模型。.

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数学

数学是利用符号语言研究數量、结构、变化以及空间等概念的一門学科,从某种角度看屬於形式科學的一種。數學透過抽象化和邏輯推理的使用,由計數、計算、量度和對物體形狀及運動的觀察而產生。數學家們拓展這些概念,為了公式化新的猜想以及從選定的公理及定義中建立起嚴謹推導出的定理。 基礎數學的知識與運用總是個人與團體生活中不可或缺的一環。對數學基本概念的完善,早在古埃及、美索不達米亞及古印度內的古代數學文本便可觀見,而在古希臘那裡有更為嚴謹的處理。從那時開始,數學的發展便持續不斷地小幅進展,至16世紀的文藝復興時期,因为新的科學發現和數學革新兩者的交互,致使數學的加速发展,直至今日。数学并成为許多國家及地區的教育範疇中的一部分。 今日,數學使用在不同的領域中,包括科學、工程、醫學和經濟學等。數學對這些領域的應用通常被稱為應用數學,有時亦會激起新的數學發現,並導致全新學科的發展,例如物理学的实质性发展中建立的某些理论激发数学家对于某些问题的不同角度的思考。數學家也研究純數學,就是數學本身的实质性內容,而不以任何實際應用為目標。雖然許多研究以純數學開始,但其过程中也發現許多應用之处。.

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拉回丛

数学上,拉回丛(pullback bundle)或导出丛(induced bundle)是纤维丛理论中的常见构造。令 π: E → B为以F为纤维的纤维丛,并令f: B′ → B为任意连续映射。则,f自然地诱导出一个纤维丛 π′: f*E → B′,它也以F为纤维。大致来讲,只需要说在点x的纤维是在点f(x)的纤维就可以了;然后用不交并将所有纤维合起来。 如果要更形式化一些,可以定义 投影映射π′: f*E → B′由下式给出 到第二个因子的投影给出了一个映射\tilde f \colon f^E \to E满足如下交换图: 若.

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拉普拉斯算子

在數學以及物理中,拉普拉斯算子或是拉普拉斯算符(Laplace operator, Laplacian)是由欧几里得空间中的一個函数的梯度的散度给出的微分算子,通常寫成 \Delta 、 \nabla^2 或 \nabla \cdot \nabla 。 這名字是為了紀念法国数学家皮耶-西蒙·拉普拉斯(1749–1827)而命名的。他在研究天体力学在數學中首次应用算子,当它被施加到一个给定的重力位(Gravitational potential)的时候,其中所述算子给出的质量密度的常数倍。經拉普拉斯算子運算為零∆f.

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