第五百三十五章 範疇論和函子(範疇)_數學心_思兔 
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第五百三十五章 範疇論和函子(範疇)(1 / 1)

1945年。

塞繆爾·艾倫伯格和桑德斯·麥克蘭恩在研究拓撲學裡的同調論,引進了範疇論。在同態(具有幾何直觀)轉化成同調論(公理化方法)的過程中起了重要作用。不同的“拓撲”問題可以轉換至通常較易解答的“代數”問題之上。

在拓撲空間上如基本群或基本群胚等基本的架構,可以表示成由群胚所組成的範疇之間的基本函子,而這個概念在代數及其應用之中是很普遍的。

桑德斯·麥克蘭恩說“對象與對象之間不是孤立的,而是具有許許多多的“聯係”的。但是“聯係”是一種空泛的詞語,它既可以表示對象與對象之間所有聯係的集合,也可以表示對象與對象之間所有聯係之中的某一條聯係。為了使得描述的對象不那麼空泛,我們用專有名詞“態射”來指代對象與對象之間所有聯係中的某一條聯係。”

塞繆爾·艾倫伯格說“一堆對象,以及對象之間的所有態射所構成的一種代數結構,便稱之為“範疇”。範疇可以看作集合的更高級產物,因為集合和範疇都含有許多的對象,但集合不強調態射,範疇強調態射。範疇本身也可以看作一個對象,所以範疇與範疇之間也會存在態射,範疇和態射又可以構成新的範疇。”

烏拉姆說“1930年,波蘭也有過類似想法,主要是bourbaki總結了三種基本數學結構,範疇論將這三種數學結構歸結為一種。對數學結構可以統一化描述。”

桑德斯·麥克蘭恩說“態射也可以看成一種對象,所以態射之間也會存在態射。而對象在某種程度上也可以看成一種態射,所以事實上,對象和態射其實是一種東西。這句話不理解沒關係,已經超越了範疇論的內容。”

塞繆爾·艾倫伯格說“一堆對象,以及對象之間的所有態射所構成的一種代數結構,便稱之為“範疇”。範疇可以看作集合的更高級產物,因為集合和範疇都含有許多的對象,但集合不強調態射,範疇強調態射。範疇本身也可以看作一個對象,所以範疇與範疇之間也會存在態射,範疇和態射又可以構成新的範疇。”

阿諾德打斷道“那範疇與範疇之間有映射嗎?”

塞繆爾·艾倫伯格說“範疇與範疇之間的映射稱之為“函子”。映射是一種特殊的態射,所以函子也是一種態射。我們可以利用範疇和函子構建一種新的範疇。”

阿諾德聽完以後有些懵。

桑德斯·麥克蘭恩說“而函子本身也可以看成一種對象,所以函子之間也會存在態射。這種函子之間的態射我們稱之為自然變換。”

柯爾莫哥洛夫實在是聽不下去了,直接高喊“先等一下,你們這是在鬨什麼?我覺得你們創造數學符號和數學名詞的時候非常隨便和混亂。在我學哲學史的時候有一個非常重要的思路,就是任何一種理論都是要解決一個特定的問題。如果沒有這個問題,這一理論就毫無意義。因此在說明一種理論的第一件事,應當是說明這個理論要解決什麼問題。你們這些人講了許多定義,但是沒有“問題”。”

塞繆爾·艾倫伯格說“我這是個十分有用的東西,範疇論直觀,更容易理解。是以公理集合論定義,所以都是集合論語言,很冗長。集中使用在代數拓撲,代數幾何,代數幾何子領域的非交換幾何,代數數論。理論物理以來代數幾何中非交換幾何,所以也用範疇論表示。”

柯爾莫哥洛夫搖搖頭說“僅僅是一個哲學概念,不會很好的精確解決問題。”

阿諾德說“這些都是抽象到一堆像雲霧一樣的了?還有其準確性?為什麼聽起來如此混亂?”

格羅滕迪克說“如果拿純粹的集合論表示,那才麻煩,用範疇論讓這些變得簡化了。”

格羅滕迪克說“這不但有用,非交換幾何十分有用,而非交換幾何也隻能用以上的理論來解決,所以這是個十分有用的東西。這是可以的,在集合論的基礎上,對這些東西進行了嚴格而精細的改造,出來的這些東西可以規範原有的理論,以此衍生出的新東西當然可以構造出新的理論。對此,有兩個問題需要麵對1,如何去規範這套理論,儘量沒有任何瑕疵,對待任何瑕疵,都要拿出數學家嚴謹的一麵來解決。如何使用這套理論,讓數學家對這些理論有一種情感上的準確把握和認識。”

柯爾莫哥洛夫說“我就不吐槽態射這個詞了,我都快不認識態這個字了。對象和態射既然打包叫範疇,那麼範疇到範疇的態射按照正常的思路應該叫什麼?高級態射?宏態射?居然叫函子!而且既然箭頭往右打,為什麼要用一個反向的動詞跟隨,再把對象反過來寫?再加上前麵範疇用的是不知道什麼字母,後麵又變成abc了,讓人非常混亂。”

格羅滕迪克說“我腦子裡想事情不需要問題,隻需要直接想定義即可。非交換幾何可以一眼就看出其物理意義。也隻能用代數幾何方法來研究。”格羅滕迪克對那些蘇聯的土老冒也毫無辦法了,看來即使是在數學上傑出的人,也不見得事事都可接受。

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