抽象代数|基于政治学的结构梳理

抽象代数的学习内容主要分三大块:群、环、域。然后呢,我现在只学了这一点点、

  1. 什么是群?——对于一个集合,定义一种运算,这个集合关于这种运算有一些好性质,那么就称这个集合关于这种运算做成

    • 群的定义是什么?
    • 群的性质是什么?
    • 群的例子有哪些?
  2. 如果说群是一个国家,那么群中的元素就是这个国家的人。但是和现实生活中人和人的异质性不同,群中的元素(可能)存在规律性,或者说“某种结构”。怎么去研究这些分散的个体呢?那就涉及到元素的阶的概念。

    • 元素的阶的定义是什么?
    • 元素的阶的性质是什么?/除了利用定义,怎么计算元素的阶?

    既然提到人,我们可能会顺便问问这个国家的人口是多少。对于群,也就是这个群的阶是多少。

    • 什么是群的阶?
  3. 人。。不会单独存在,总是喜欢抱团取暖。所以说一个国家的公民,会组成社群/团体。群中的元素当然也会了,对于一些有特别性质的“元素的小团体”,它们就构成了这个群的子群

    • 子群的定义是什么?
    • 子群的性质是什么?

    任何人都可以和任何人在一起搞小团体。但是只有满足一些条件的团体才会被称为比如政党、宗教、社团。任何元素和任何元素都可以搞小团体,也就是形成子集,但只有满足一些条件的子集才会被称为子群。那么除了定义以外,怎么判断一个子集是不是子群?

    • 子集是群iff...?

    假设我的男票和他的直男兄弟搞了一个小团体。他们有着宏伟的从政意愿,具体来说就是建立一个“当爸爸党”。但是,该群体并不符合成为合法党派的条件。怎么办呢?当然是找一个国务的人帮忙搞定,比如起草党派宪章等等。所以,虽然这个小团体本身不是政党,但是他们可以(通过某位成员找一个国务女友)生成一个政党。同理,一个子集,它自己不是子群,也可以生成子群

    • 什么叫做子集生成子群?
    • 由一个子集生成的子群包含哪些元素?(这些元素和子集的元素有什么关系?)

    有的党派呢,人数很少,这就导致它们在投票的时候很尴尬。于是,有的小党就会考虑联合起来。对于子群来说,就是子群之间是可以运算的

    • 子群有哪些运算?运算律有哪些?

    结果小党联合的时候条件没谈妥,干脆两党都解散了。对于子群来说,子群经过运算(也就是子群的积),未必还是子群。

    • 子群的积是子群iff...?

    小党联合——如果成功的话,很有可能会开掉一些职能重复的人。这就导致,我们也会考虑子群的积的阶是多少。

    • 积集公式

    对于一个国家的诸政党,并不是每个党都同样“重要”,比如相对当爸爸党这种野鸡党派,显然还是很有机会成为执政党派的大党更值得研究。所以,我们也有一些子群,是千千万万个子群中特殊而重要的。

    • 正规子群
    • ……
  4. 好的,现在我们对这个国家、每个公民、公民团体——甚至党派,都有了一些认识。可是,怎么管理国家呢?从古代的分封而治,到现代的省、州划分,无不启示着我们对群,也进行“划分”。所谓群的划分,简单来说把群写成一堆集合的无交并。比如把国家分成几个州,那这几个州应该互不相交,但是又完全cover了整个国家。

    • 群的划分的定义是什么?

    群的划分和等价关系、等价类以及商集的概念是密切相关的,或者说本质上这三组名字在说的都是一件事。所以这里一并介绍:

    • 什么是等价关系和等价类?
    • 等价关系&等价类和群的划分的关系是什么?(一一对应)
    • 什么是商集?
    • 商集和群的划分/等价类的关系是什么?
  5. fine,言归正传。我们已经知道把国家分成一些省/州,是很好的治理办法。那么,我们是依据什么这样划分的呢?可能是地域,可能是文化。对于群来说,就是等价关系:定义一种等价关系,把彼此有关系的元素放到一起构成等价类,不同的等价类之间是两两无交的,所有的等价类并起来又cover了整个群。

  6. 现在,我们定义这样一种等价关系:H是G的子群,对于元素a,b \in G,如果a^{-1} b \in H,那么就称a,b有关系~,记做a~b.
    然后,按照5. 的思路,我们便可以写出这中关系的等价类:a \in G, a的等价类记做..., 则... = { b|a^{-1} b \in H} , 变型一下就是... = aH. 我们把aH称为H在G中的左陪集。同理,可以定义右陪集。
    总之呢,陪集就是上述这个特殊的等价关系的等价类。并且按照4.和5.的知识,我们很容易明白不同的陪集是两两无交的,所有的陪集并起来又cover了整个群。
    所以我们可以get到下面两件事:

    1. 上述这个等价关系对应的商集的元素就是这些陪集。
    2. 求群G的阶数,就是sum每个陪集的阶数。一如国家的人口=sum每个省/州的人口。
    • 拉格朗日定理
  7. 显然,对于一个国家,可以有很多种划分方法。但是!并不是每种划分都是被承认的——准确地说,其实只有一种划分方法被承认,只有一种划分方法是合法的。如果A州和B州相邻,而两州州长对于州界限有不同的划分方式的话,那么他们甚至要打仗。所以,虽然我们可以搞出许许多多的商集,但是,只有一种(些)商集,是非常“尊贵”的。这种商集是什么呢?——还记得一开始说的“群是一个关于定义于其上的运算有好性质的集合(及其运算)”吗?——这种商集,自然就是可以关于定义于其上的运算有好性质的集合,也就是商群
    为了get商群的概念,我们先定义商集的元素的“运算”。不过,其实这种“运算”与其说是“定义”的,不如说是你很自然、很符合直觉地就会这么想的。

    • 令G是群,H是G的子群,商集G/H = {aH | a \in 代表元系},则G/H中的这种“运算”是:aH*bH = (ab)H

    上一段中的“运算”二字通通加了引号。这是因为由于这种“运算”是等价类之间的乘法,我们必须得考虑它是不是well-defined。如果是well-defined,才可以去掉引号,让它脱胎换骨成真正的运算。

    什么样的等价类之间的乘法算是well-defined?我们知道,同一个等价类的元素们,彼此之间都有那种关系。所以在表示这个类的时候,取哪个元素当代表元都可以,表示的都是一个类。所以,如果用a和a‘表示第一个等价类,b和b’表示第二个等价类,要是这种乘法well-defined,ab和a‘b'应该相等。

    什么时候这种乘法是well-defined?

    • 令G是群,H是G的子群,商集G/H = {aH | a \in 代表元系},则G/H中的乘法(aH*bH = (ab)H)well-defined iff H 是G的正规子群。

    (还记得前面说的野鸡当爸爸党不足挂齿,不如研究大党,从而我们研究了一些重要的子群,其中就有正规子群吗?)

    好的,显然不well-defined的乘法没什么好再研究的了,因为你压根不是乘法啊!所以现在我们把H取成G的正规子群。此时我们不禁想问,G/H关于此乘法,成群吗?——答案是肯定的!

    没有正规子群,就没有商群。如果说商集是一盘散沙的乌合之众(没有乘法运算),那么商群就是在正规子群带领下的、紧密团结、通力合作、有组织有纪律的群体。只有一种合法的洲界,恰如只有“唯一”(好吧只是比较特殊、比较少)的商群。因此,商群可以被合法地称为 United States (既然aH就像states),而正规子群,就是United States的执政党,而且是……党国同构的!(🈚️隐喻嘿嘿嘿嘿)

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