理想的运算一直都是让人感觉莫名其妙,但是仔细查看也会发现一些规律。他是环中元素因式分解的结果,也就是整数环里面的素数分解,所以,他依然和环的性质关系密切,对于性质很好的环,比如整数环,就是初等数论的翻版,最大公约数,最小公倍数,唯一分解。而对于不那么好的环,比如戴德金环,戴德金环其实是整数环的推广,代数整数环,也就是对整数环进行了扩张,然后取代数整数闭包,保留了大量的整数性质,又引入了更一般的性质。所以也可以做算术。
明白了这一点,就能看得比较顺畅了,当然证明其实用处不大,因为非常具有技巧性,在变量和公式的组合之中,看不清楚实质了。
整基,分式理想,分式理想群
整基其实就是明确的反映了戴德金环的结构,是对整数环的推广,里面包含了一些未定义元素,他们是通过环扩张引入的,就像复数单位一样,在整数环内是没有这些元素的。按照多项式环的处理方法,他们就构成了线性空间,作为空间的基,而整数环就是系数,这就和线性空间的知识联系起来了。
至于分式理想,首先需要知道分式环,或者说分式域,简单来说就是从整数构造有理数的手段,引入了分数。分式理想其实就是分式域中的理想,这些理想同样可以构成群,就是分式理想群,这样看的话,代数数论的基础是建立在理想上面的,相比于元素而言要抽象一层,就像拓扑空间中的点与开集一样,在点上构建的是连续映射,在开集上构建的就是层。或许可以称之为二阶理论。
环扩张
关于代数构造,往往会分为多个层次,然而理论一般只在同一层次建立,所以自然的就出现了代数结构链。![](https://img.haomeiwen.com/i5525869/0b07740d3953e2cc.png)
上面三个符号,分别是整闭整环,分式域,域扩张。下面的符号就是自然诱导出来的整闭包,扩域。
显然,上面的结构的性质发生变化,下面就会跟着变化,对于环,可以条件一些限定词,如整,整闭,诺特,主理想整,对应的诱导而出的代数结构也会伴随着一些限定词,模,有限生成模,自由模。
基的概念一般来说是用于元素表示的,所以对于有限生成和自由而言,总是存在的。
这样说可能有些迷惑,其实,代数结构都是基本结构与附加结构组成的,基本结构是满足相关代数性质的最小集合,一般来说彼此之间联系非常紧密,而附加结构则是通过生成法则添加上去的,比如环扩张,域扩张之类的方式,就会出现并列结构,是基本结构的复制,比如向量空间,就是系数域的n维复制,系数域就是基本结构。比如域扩张,是基本域围绕着新引入元素的展开。
那么看这个图,虽然各种概念很复杂,搞不清楚,但是都有其基本生成逻辑,从左到右,可以通过代数构造实现,从上到下,则是同层级结构之间的映射,所以最左侧的就是基本结构,右边的是派生结构,基本结构变化,派生结构自然变化,而上面是已知结构,下面是未知结构,所以上面的变化,下面的就会变化。这里面的可调性,反映在最左侧的已知基本结构还有结构之间的箭头,这些箭头有的是约定俗成的比如分式域的构造,方法时固定的,有的在同构下一致,比如域扩张,次数相同的时候,仅相差一个同构,同样可以认为是固定的。所以可变的就只剩下这个基本结构了。也就是限定词的变化。
这么一来,关系就很清楚了。
人们感觉一门课程复杂,是因为抓不到重点,被各种细节分散了注意力,就比如这本书,有很多细节的东西,尤其是证明过程,破碎,精巧,难懂,可以说想要看明白非常困难,但是,正如我们日常使用的数学,往往不需要严格的推证,而仅仅为了一套解题逻辑,只要打通了这个逻辑路线,都可以进行抽象,包装成一种具体实现,然后按照说明书使用。只有在发现这些基本逻辑无法满足需要时,才会拆开来,想要彻底弄清楚。
同样,人们的思维过程也是如此,不是出于完全理解,而是出于惯性,记忆,以及熟练度,尤其是水平高的人,他们对很多基础的东西几乎都遗忘了,但是凭借熟练程度可以灵活使用高级策略,这并不是出于理性,而是信念,经过反复运用后认为不会发生异常的信念。一般来说,很有用,但是,也会出现失误的情况,那就意味着新模式的到来。
或许,这才是范畴论的目的,有序,封装,可理解,细节模糊。通过一层又一层的抽象,让人们有能力描述非常复杂的事物,并且获得一定程度的理解。这就是从零搭建与结构化的根本区别。
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