Jump to content

Группа монстров

(Перенаправлено с «Монстра Фишера-Грисса» )

В области абстрактной алгебры , известной как теория групп , группа монстров M (также известная как монстр Фишера-Грисса или дружественный гигант ) является крупнейшей спорадической простой группой , имеющей порядок

   808,017,424,794,512,875,886,459,904,961,710,757,005,754,368,000,000,000
= 2 46  · 3 20  · 5 9  · 7 6  · 11 2  · 13 3  · 17  · 19  · 23  · 29  · 31  · 41  · 47  · 59  · 71
≈ 8 × 10 53 .

Конечные полностью группы классифицированы . простые Каждая такая группа принадлежит к одному из 18 счетно бесконечных семейств или к одной из 26 спорадических групп, не следующих такой систематической схеме. Группа монстров содержит 20 спорадических групп (включая саму себя) в качестве подфакторов . Роберт Грисс , доказавший существование монстра в 1982 году, назвал эти 20 групп счастливой семьей , а остальные шесть исключений — изгоями .

Дать хорошее конструктивное определение монстру сложно из-за его сложности. Мартин Гарднер написал популярный отчет о группе монстров в своей колонке «Математические игры» в журнале Scientific American в июне 1980 года . [ 1 ]

Чудовище было предсказано Берндом Фишером (неопубликовано, около 1973 г.) и Робертом Гриссом. [ 2 ] как простая группа, содержащая покрытие Фишера группы монстров как централизатор инволюции двойное . В течение нескольких месяцев порядок M был найден Гриссом с использованием формулы порядка Томпсона , а Фишер, Конвей , Нортон и Томпсон открыли другие группы в качестве подфакторов, включая многие известные спорадические группы, а также две новые: группу Томпсона и группа Харада -Нортон . Таблица символов монстра, массив размером 194х194, была рассчитана в 1979 году Фишером и Дональдом Ливингстоном с использованием компьютерных программ, написанных Майклом Торном. В 1970-е годы было неясно, существует ли монстр на самом деле. Грисс [ 3 ] построил M как группу автоморфизмов , алгебры Грисса 196 884-мерной коммутативной неассоциативной алгебры над действительными числами; он впервые объявил о своем строительстве в Анн-Арборе 14 января 1980 года. В своей статье 1982 года он назвал монстра Дружелюбным Гигантом, но это имя не получило широкого распространения. Джон Конвей [ 4 ] и Жак Тит [ 5 ] [ 6 ] впоследствии упростили эту конструкцию.

Конструкция Грисса показала, что монстр существует. Томпсон [ 7 ] показал, что ее единственность (как простой группы, удовлетворяющей определенным условиям, вытекающим из классификации конечных простых групп) будет следовать из существования 196 883-мерного точного представления . Доказательство существования такого представления было озвучено Нортоном , [ 8 ] хотя он никогда не публиковал подробности. Грисс, Мейерфранкенфельд и Сегев дали первое полное опубликованное доказательство единственности монстра (точнее, они показали, что группа с теми же централизаторами инволюций, что и монстр, изоморфна монстру). [ 9 ]

Монстр стал кульминацией развития спорадических простых групп и может быть построен из любых двух из трех подчастных: группы Фишера Fi 24 , маленького монстра и группы Конвея Co 1 .

Множитель Шура и внешняя группа автоморфизмов монстра тривиальны .

Представительства

[ редактировать ]

Минимальная степень точного комплексного представления равна 47 × 59 × 71 = 196 883, следовательно, является произведением трёх крупнейших простых делителей порядка M. Наименьшее точное линейное представление над любым полем имеет размерность 196 882 над полем с двумя элементами, что всего на один меньше размерности наименьшего точного комплексного представления.

Наименьшее точное перестановочное представление монстра находится на

   97,239,461,142,009,186,000
= 2 4 ·3 7 ·5 3 ·7 4 ·11·13 2 ·29·41·59·71 ≈ 10 20

точки.

Монстра можно реализовать как группу Галуа над рациональными числами , [ 10 ] и как группа Гурвица . [ 11 ]

Монстр необычен среди простых групп тем, что не существует простого способа представления его элементов. Это связано не столько с его размерами, сколько с отсутствием «маленьких» изображений. Например, простые группы A 100 и SL 20 (2) намного больше, но их легко вычислить, поскольку они имеют «маленькие» перестановки или линейные представления. Альтернирующие группы , такие как A 100 , имеют представления перестановок, которые «маленькие» по сравнению с размером группы, а все конечные простые группы лиева типа , такие как SL 20 (2), имеют линейные представления, которые «маленькие» по сравнению с размеру группы. Все спорадические группы, кроме монстра, также имеют достаточно маленькие линейные представления, чтобы с ними было легко работать на компьютере (следующий по сложности случай после монстра — это ребенок-монстр с представлением размером 4370).

Компьютерная конструкция

[ редактировать ]

Мартин Сейсен реализовал быстрый пакет Python под названием mmgroup , который утверждает, что является первой реализацией группы монстров, в которой можно эффективно выполнять произвольные операции. В документации указано, что умножение элементов группы занимает менее 40 миллисекунд на типичном современном ПК, что на пять порядков быстрее, чем предполагал Роберт А. Уилсон в 2013 году. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] Программный пакет mmgroup был использован для поиска двух новых максимальных подгрупп группы монстров. [ 16 ]

Ранее Роберт А. Уилсон явно нашел (с помощью компьютера) две обратимые матрицы размером 196 882 на 196 882 (с элементами в поле порядка 2 ), которые вместе порождают группу монстров путем матричного умножения; это на одно измерение меньше, чем 196 883-мерное представление в характеристике 0. Выполнение вычислений с этими матрицами было возможно, но это слишком дорого с точки зрения времени и места для хранения, чтобы быть полезным, поскольку каждая такая матрица занимает более четырех с половиной гигабайт. [ 17 ]

Уилсон утверждает, что лучшее описание монстра — это сказать: «Это группа автоморфизмов вершинной алгебры монстра ». Однако это не сильно поможет, потому что никто не нашел «действительно простой и естественной конструкции вершинной алгебры монстра». [ 18 ]

Уилсон с сотрудниками нашел метод выполнения вычислений с помощью монстра, который был значительно быстрее, хотя теперь его заменила вышеупомянутая работа Сейсена. Пусть V — векторное пространство размерности 196 882 над полем с двумя элементами. Выбирается большая подгруппа H (желательно максимальная подгруппа) Монстра, в которой легко производить вычисления. Выбрана подгруппа H равна 3 1+12 .2.Suz.2, где Suz — группа Suzuki . Элементы монстра хранятся в виде слов в элементах H и дополнительном T. генераторе Достаточно быстро вычислить действие одного из этих слов на вектор в V . С помощью этого действия можно выполнять вычисления (например, порядок элемента монстра). Уилсон представил векторы u и v , совместным стабилизатором которых является тривиальная группа. Таким образом (например) можно вычислить порядок элемента g монстра, найдя наименьшее i > 0 такое, что g я ты = ты и г я v = v . Эта и подобные конструкции (в разных характеристиках ) были использованы для нахождения некоторых нелокальных максимальных подгрупп группы монстров.

подчастные

[ редактировать ]
Схема 26 спорадических простых групп, показывающая подчастные отношения.

Монстр содержит 20 из 26 спорадических групп в качестве субчастных. Эта диаграмма, основанная на схеме из книги «Симметрия и монстр» Марка Ронана , показывает, как они сочетаются друг с другом. [ 19 ] Линии означают включение в качестве подчастного нижней группы в верхнюю. Символы в кружках обозначают группы, не входящие в более крупные спорадические группы. Для ясности лишние включения не показаны.

Максимальные подгруппы

[ редактировать ]

Монстр имеет 46 классов сопряженности максимальных подгрупп . [ 16 ] Неабелевы простые группы около 60 типов изоморфизма находятся как подгруппы или как факторы подгрупп. Самая большая представленная чередующаяся группа — А 12 .

46 классов максимальных подгрупп монстра представлены в следующей таблице. Предыдущая неопубликованная работа Wilson et. Аль стремился исключить любые почти простые подгруппы с неабелевыми простыми цоколями вида U 3 (4), L 2 (8) и L 2 (16). [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] Однако последнему противоречили Дитрих и др., которые нашли новую максимальную подгруппу вида U 3 (4). Ранее эти же авторы нашли новую максимальную подгруппу вида L 2 (13) и подтвердили отсутствие максимальных подгрупп с цоколем L 2 (8) или L 2 (16), завершив тем самым классификацию в литературе. [ 16 ]

Максимальные подгруппы Монстра
Нет. Структура Заказ Комментарии
1 2  ·  Б 8,309,562,962,452,852,382,355,161,088,000,000
= 2 42 ·3 13 ·5 6 ·7 2 ·11·13·17·19·23·31·47
централизатор инволюции класса 2А; содержит нормализатор (47:23) × 2 силовской 47-подгруппы
2 2 1+24
+
 ·  Ко 1
139,511,839,126,336,328,171,520,000
= 2 46 ·3 9 ·5 4 ·7 2 ·11·13·23
централизатор инволюции класса 2В
3 3  ·  Фи 24 7,531,234,255,143,970,327,756,800
= 2 22 ·3 17 ·5 2 ·7 3 ·11·13·17·23·29
нормализатор подгруппы порядка 3 (класс 3А); содержит нормализатор ((29:14) × 3).2 силовской 29-подгруппы
4 2 2 · 2 E 6 (2):S 3 1,836,779,512,410,596,494,540,800
= 2 39 ·3 10 ·5 2 ·7 2 ·11·13·17·19
нормализатор 4-группы Клейна типа 2А 2
5 2 10+16 ·  ТО +
10
(2)
1,577,011,055,923,770,163,200
= 2 46 ·3 5 ·5 2 ·7·17·31
6 2 2+11+22 3 х М 24 ) 50,472,333,605,150,392,320
= 2 46 ·3 4 ·5·7·11·23
нормализатор 4-группы Клейна; содержит нормализатор (23:11) × S 4 силовской 23-подгруппы
7 3 1+12
+
.2 Вода .2
2,859,230,155,080,499,200
= 2 15 ·3 20 ·5 2 ·7·11·13
нормализатор подгруппы порядка 3 (класс 3В)
8 2 5+10+20 (S 3 x L 5 (2)) 2,061,452,360,684,666,880
= 2 46 ·3 3 ·5·7·31
9 С 3 × Чт 544,475,663,327,232,000
= 2 16 ·3 11 ·5 3 ·7 2 ·13·19·31
нормализатор подгруппы порядка 3 (класс 3С); содержит нормализатор (31:15) × S3 силовской 31-подгруппы
10 2 3+6+12+18 3 (2) х 3С 6 ) 199,495,389,743,677,440
= 2 46 ·3 4 ·5·7
11 3 8 ·  ТО
8
(3)  ·  2 3
133,214,132,225,341,440
= 2 11 ·3 20 ·5·7·13·41
12 10 × ХН ).2 5,460,618,240,000,000
= 2 16 ·3 6 ·5 7 ·7·11·19
нормализатор подгруппы порядка 5 (класс 5А)
13 (3 2 :2 × О +
8
(3)
).С 4
2,139,341,679,820,800
= 2 16 ·3 15 ·5 2 ·7·13
14 3 2+5+10 .( М 11 × 2S 4 ) 49,093,924,366,080
= 2 8 ·3 20 ·5·11
15 3 3+2+6+6 :(L 3 (3) × SD 16 ) 11,604,018,486,528
= 2 8 ·3 20 ·13
16 5 1+6
+
:2 Дж 2 :4
378,000,000,000
= 2 10 ·3 3 ·5 9 ·7
нормализатор подгруппы 5-го порядка (класс 5В)
17 (7:3 × Он ):2 169,276,262,400
= 2 11 ·3 4 ·5 2 ·7 4 ·17
нормализатор подгруппы порядка 7 (класс 7А)
18 5 х А 12 ): 2 28,740,096,000
= 2 12 ·3 6 ·5 3 ·7·11
19 5 3+3 (2 х Д 3 (5)) 11,625,000,000
= 2 6 ·3·5 9 ·31
20 6 × А 6 × А 6 ).(2 × S 4 ) 2,239,488,000
= 2 13 ·3 7 ·5 3
21 5 × U 3 (8):3 1 ):2 1,985,679,360
= 2 12 ·3 6 ·5·7·19
содержит нормализатор ((19:9) × A 5 ):2 силовской 19-подгруппы
22 5 2+2+4 :(S 3 x GL 2 (5)) 1,125,000,000
= 2 6 ·3 2 ·5 9
23 3 (2) × С 4 (4):2).2 658,022,400
= 2 13 ·3 3 ·5 2 ·7·17
содержит нормализатор ((17:8) × L 3 (2)).2 силовской 17-подгруппы
24 7 1+4
+
:(3 × 2S 7 )
508,243,680
= 2 5 ·3 3 ·5·7 6
нормализатор подгруппы порядка 7 (класс 7В)
25 (5 2 :4.2 2 × U 3 (5)).S 3 302,400,000
= 2 9 ·3 3 ·5 5 ·7
26 2 (11) × М 12 ):2 125,452,800
= 2 9 ·3 4 ·5 2 ·11 2
содержит нормализатор (11:5 × M 12 ):2 подгруппы порядка 11
27 7 × (А 5 × А 5 ):2 2 ):2 72,576,000
= 2 10 ·3 4 ·5 3 ·7
28 5 4 :(3 × 2Л 2 (25)):2 2 58,500,000
= 2 5 ·3 2 ·5 6 ·13
29 7 2+1+2 :ГЛ 2 (7) 33,882,912
= 2 5 ·3 2 ·7 6
30 М 11 А 6,2 × 2 11,404,800
= 2 9 ·3 4 ·5 2 ·11
31 (S 5 × S 5 × S 5 ):S 3 10,368,000
= 2 10 ·3 4 ·5 3
32 2 (11) × Л 2 (11)):4 1,742,400
= 2 6 ·3 2 ·5 2 ·11 2
33 13 2 :2Л 2 (13).4 1,476,384
= 2 5 ·3·7·13 3
34 (7 2 :(3 х 2А 4 ) х Д 2 (7)):2 1,185,408
= 2 7 ·3 3 ·7 3
35 (13:6 х Д 3 (3)).2 876,096
= 2 6 ·3 4 ·13 2
нормализатор подгруппы порядка 13 (класс 13А)
36 13 1+2
+
:(3 × 4S 4 )
632,736
= 2 5 ·3 2 ·13 3
нормализатор подгруппы 13-го порядка (класс 13В); нормализатор силовской 13-подгруппы
37 Ю 3 (4):4 249,600
= 2 8 ·3·5 2 ·13
[ 16 ]
38 Л 2 (71) 178,920
= 2 3 ·3 2 ·5·7·71
содержит нормализатор 71:35 силовской 71-подгруппы [ 23 ]
39 Л2 ) (59 102,660
= 2 2 ·3·5·29·59
содержит нормализатор 59:29 силовской 59-подгруппы [ 24 ]
40 11 2 :(5 х 2А 5 ) 72,600
= 2 3 ·3·5 2 ·11 2
нормализатор силовской 11-подгруппы.
41 Л2 ) (41 34,440
= 2 3 ·3·5·7·41
Нортон и Уилсон нашли максимальную подгруппу такого вида; из-за тонкой ошибки, на которую указал Заварницын, в некоторых предыдущих списках и статьях утверждалось, что такой максимальной подгруппы не существует. [ 21 ]
42 Л 2 (29):2 24,360
= 2 3 ·3·5·7·29
[ 25 ]
43 7 2 :СЛ 2 (7) 16,464
=2 4 ·3·7 3
это было случайно исключено из некоторых предыдущих списков 7-локальных подгрупп
44 Л 2 (19):2 6,840
= 2 3 ·3 2 ·5·19
[ 23 ]
45 Л 2 (13):2 2,184
= 2 3 ·3·7·13
[ 16 ]
46 41:40 1,640
= 2 3 ·5·41
нормализатор силовской 41-подгруппы

Обратите внимание, что таблицы максимальных подгрупп часто содержат тонкие ошибки, в частности, по крайней мере две подгруппы в этой таблице были ошибочно исключены из некоторых предыдущих списков.

Маккея E 8 Наблюдение

[ редактировать ]

Есть также связь между монстром и расширенными диаграммами Дынкина. в частности, между узлами диаграммы и определенными классами сопряженности в монстре, известным как Маккея E 8 наблюдение . [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] Затем это распространяется на отношение между расширенными диаграммами и группы 3.Fi 24 , 2.B и M, где это (3/2/1-кратные центральные расширения) группы Фишера , группы младенцев-монстров и монстров. Это спорадические группы, связанные с централизаторами элементов типа 1А, 2А и 3А в монстре, а порядок расширения соответствует симметриям диаграммы. См. классификацию ADE: троицы для дальнейших связей ( типа соответствия Маккея ), в том числе (для монстра) с довольно небольшой простой группой PSL (2,11) и со 120 трикасательными плоскостями канонической секстической кривой рода 4, известной как группы Бринга. изгиб .

Группа монстров — одна из двух основных составляющих гипотезы о чудовищном самогоне Конвея и Нортона. [ 29 ] которая связывает дискретную и недискретную математику и была окончательно доказана Ричардом Борчердсом в 1992 году.

В этом случае группа монстров видна как группа автоморфизмов модуля монстра , алгебры вершинных операторов , бесконечномерной алгебры, содержащей алгебру Грисса, и действует на монстр-алгебре Ли , обобщенной алгебре Каца – Муди .

Многие математики, в том числе Конвей, видели в монстре красивый и до сих пор загадочный объект. [ 30 ] Конвей сказал о группе монстров: «Никогда не было никакого объяснения, почему она здесь, и, очевидно, она не существует просто по совпадению. У нее слишком много интригующих свойств, чтобы все это было просто случайностью». [ 31 ] Саймон П. Нортон , эксперт по свойствам группы монстров, сказал: «Я могу объяснить, что такое Monstrous Moonshine, в одном предложении, это голос Бога». [ 32 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Гарднер 1980 , стр. 20–33.
  2. ^ Грисс 1976 , стр. 113–118.
  3. ^ Грисс 1982 , стр. 1–102.
  4. ^ Конвей 1985 , стр. 513–540.
  5. ^ Титсы 1983 , стр. 105–122.
  6. ^ Титсы 1984 , стр. 491–499.
  7. ^ Томпсон 1979 , стр. 340–346.
  8. ^ Нортон 1985 , стр. 271–285.
  9. ^ Грисс, Мейерфранкенфельд и Сегев 1989 , стр. 567–602.
  10. ^ Томпсон 1984 , с. 443.
  11. ^ Уилсон 2001 , стр. 367–374.
  12. ^ Сейсен, Мартин. «Справочник по API mmgroup» . Проверено 31 июля 2022 г.
  13. ^ Сейсен, Мартин (8 марта 2022 г.). «Быстрая реализация группы Monster». arXiv : 2203.04223 [ мат.GR ].
  14. ^ Сейсен, Мартин (13 мая 2020 г.). «Компьютерная конструкция монстра». arXiv : 2002.10921 [ math.GR ].
  15. ^ Уилсон, Роберт А. (18 октября 2013 г.). «Монстр и группы черного ящика». arXiv : 1310.5016 [ math.GR ].
  16. ^ Перейти обратно: а б с д и Дитрих, Ли и Попель 2023 .
  17. ^ Борчердс 2002 , с. 1076.
  18. ^ Борчердс 2002 , с. 1077.
  19. ^ Ронан 2006 .
  20. ^ Уилсон 2010 , стр. 393–403.
  21. ^ Перейти обратно: а б Нортон и Уилсон, 2013 , стр. 943–962.
  22. ^ Уилсон 2016 , стр. 355–364.
  23. ^ Перейти обратно: а б Холмс и Уилсон 2008 , стр. 2653–2667.
  24. ^ Холмс и Уилсон 2004 , стр. 141–152.
  25. ^ Холмс и Уилсон 2002 , стр. 435–447.
  26. ^ Дункан 2008 .
  27. ^ Браун 2009 .
  28. ^ Он и Маккей 2015 .
  29. ^ Конвей и Нортон 1979 , стр. 308–339.
  30. ^ Робертс 2013 .
  31. ^ Харан 2014 , 7:57.
  32. ^ Магистратура 2019 .

Источники

[ редактировать ]

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 401ac8932033a9812afc34c490b51f13__1725169260
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/40/13/401ac8932033a9812afc34c490b51f13.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Monster group - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)