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第43章 思维殿堂,双人成行?

作者:爱吃鱼小仙本书字数:K更新时间:
    简瑶看着草稿纸上那行字,感觉自己的大脑像是被格式化了一样,一片空白。


    这两个词,她都听说过。


    有限域,是抽象代数里的概念,由少年天才伽罗瓦在决斗前夜匆匆写下,开创了一个全新的数学纪元。


    射影平面,则是射影几何的核心,研究的是图形在中心投影下保持不变的性质。


    这两个东西,在各自的领域里都如雷贯耳。


    但她活了十八年,读了无数数学专著,从未想过,有人会把这两个看似风马牛不相及的概念,和“拉姆齐数”这种组合图论里的怪物联系在一起。


    这就像是有人告诉你,可以用唐诗宋词的平仄格律,去解决一道量子力学的薛定谔方程。


    荒谬,离谱,甚至可以说是疯狂!


    “你的意思是……用代数和几何的方法,来构造一个图?”


    简瑶的声音里充满了不确定,她感觉自己的世界观正在被某种更强大的东西撬动,摇摇欲坠。


    “更准确地说,”


    许燃的笔尖,在“有限域”三个字上轻轻一点,发出清脆的“笃”声,“是用代数,去定义‘点’,用几何,去定义‘边’。”


    他的话,在简瑶的脑海中轰然炸响。


    她好像……抓住了一点什么。


    那是一种直觉,一种天才面对更高维度智慧时,下意识的战栗与共鸣。


    “坐过来。”


    许燃指了指自己身边的位置,那里刚好还有一个空位。


    简瑶的脸颊微微一热。


    她鬼使神差地,站起身,绕过桌子,真的坐到了他的旁边。


    两人靠得很近,她甚至能闻到许燃身上那股淡淡的、好闻的肥皂味,混杂着旧书页的墨香。


    这让她那颗因为数学而狂热的心,莫名地多了一丝慌乱。


    “你看。”


    许燃没有察觉到她的异样,他的全部心神,都沉浸在即将构建的数学世界里。他就是这个世界的创世神。


    “我们首先,考虑一个最简单的有限域,GF(q)。”


    他开始在纸上书写,字迹干净利落,“这里的q是一个素数的幂。


    在这个域里,有q个元素,它们满足我们熟悉的加法和乘法交换律、结合律,构成一个完美的封闭世界。”


    简瑶强迫自己静下心来,目光紧紧跟随着许燃的笔尖。


    这些都是抽象代数的基础,她还勉强能跟上。


    “现在,我们来定义一个三维向量空间V,这个空间建立在GF(q)之上。


    空间里的每一个向量,都有三个分量(x, y, z),而x, y, z都是GF(q)里的元素。”


    许燃的笔速不快,但每个步骤都清晰无比,带着一种不容置疑的逻辑美感。


    “这个三维空间里,有多少个非零向量?”他突然停笔,侧头看着简瑶,像一个考较学生的老师。


    简瑶心头一跳,几乎是脱口而出:“q的立方,再减去一个零向量,q3-1个。”


    “很好。”


    许燃赞许地点了点头,这让简瑶心里竟升起一丝小小的喜悦。


    “现在,关键的一步来了。


    我们在这个空间里定义一个‘等价关系’。


    如果两个向量v1和v2,存在一个GF(q)里的非零常数c,使得v1 = c * v2,我们就说这两个向量是等价的。”


    “这……”


    简瑶的眼睛猛地一亮,呼吸都急促了,“这就是在定义‘方向’!


    所有共线的非零向量,都被你归为了一类!”


    “完全正确!”


    许燃的眼神里,流露出一丝棋逢对手的欣赏,“而这些等价类的集合,就是我们所说的‘射影平面’,记作PG(2,q)。”


    他抬起头,看着简瑶那因为激动而微微泛红的脸颊,那双清冷的眸子此刻亮得惊人。


    “现在,你告诉我,这个射影平面里,有多少个‘点’?”


    这个问题,像一把火炬,彻底点燃了简瑶的思维。


    她几乎不需要思考,逻辑链条在脑中自动生成、延伸、闭合!


    “每个等价类里,都有q-1个互相成比例的非零向量。


    所以,点的总数,就是(q3-1)除以(q-1)……等于q2+q+1!”


    当简瑶自己推导出这个数字时,她感觉自己的每一个细胞都在战栗。


    一种前所未有的,通透淋漓的快感,从尾椎骨直冲天灵盖!


    太美了!


    太优雅了!


    从冰冷的代数结构中,自然而然地生长出鲜活的几何对象。


    这种感觉,简直比世界上任何东西都让她着迷!


    她之前用计算机暴力求解的想法,在此刻的许燃面前,简直就像原始人挥舞着石斧,而对方,已经拿出了激光炮!


    “我们有了‘点’。”


    许燃的声音,像是有魔力一般,引导着她继续深入这个奇妙的新世界,“下一步,就是定义‘线’。


    在射影平面中,‘线’就是通过原点的所有平面的集合。”


    他没有让简瑶自己去算,而是直接在纸上写下了结论。


    “可以证明,PG(2,q)中,同样有q2+q+1条线。


    并且,它满足两个美妙到近乎神迹的性质。”


    “第一,任意两条不同的线,恰好相交于一个点。”


    “第二,任意两个不同的点,恰好确定一条线。”


    “我的天……”


    简瑶失声惊呼,她下意识地捂住了嘴,难以置信地看着纸上的公理。


    “这……这不就是我们初中学的几何公理吗?两点确定一条直线,两条直线相交于一点!”


    只不过,在她们熟悉的欧几里得几何中,存在“平行线”。


    而在这个由有限域构造出的奇妙射影平面里,任何两条线,都必有交点!


    没有平行!


    这是一个自洽的,完美的,没有遗憾的世界!


    “没错。”


    许燃的目光变得深邃,仿佛穿透了纸张,看到了宇宙的底层逻辑,“现在,最有趣的部分来了。”


    他换了一支红色的笔,在那张草稿纸上,画下了一个巨大的圈,将刚刚推导出的所有内容,都圈在了里面。


    “让我们来玩个游戏。假设,我们取q=5。”


    “那么,我们就有了一个包含 52+5+1=31个点的射影平面PG(2,5)。”


    “现在,我们来构造一个图G。这个图的‘顶点’,就是我们射影平面里的这31个‘点’。”


    “那么,‘边’是什么呢?”


    他看着简瑶,声音不大,却敲在简瑶的心上。


    简瑶的心跳,在这一刻,快到了极致。


    她的大脑飞速运转,无数灵感火花碰撞,最终汇成一道光。


    她死死地盯着许燃的眼睛,一个疯狂而大胆的念头,冲口而出。


    “‘边’……就是……如果两个顶点(点),在射影平面的一条‘线’上,它们之间……就没有边!


    它们是‘不相邻’的!”


    当她说出这句话后,整个世界,仿佛都安静了。


    只剩下两颗心剧烈跳动的声音。


    许燃笑了。


    简瑶第一次看到他笑得如此灿烂。


    像一个找到了唯一知音的孤独旅人,像一个独步武林的剑客终于遇到了能看懂他剑谱的人。


    笑容欣慰,欣赏,还有一丝终于不必再独自前行的轻松。


    “恭喜你,简瑶同学。”


    他轻声说。


    “你已经推开了,通往拉姆齐世界,那扇真正的大门。”


    “用几何性质来定义图的‘非相邻关系’,这本身就是一种伟大的洞察力。”


    简瑶的脸“唰”的一下全红了,从脸颊一直蔓延到耳根。


    这句夸奖,比她从小到大听过的所有赞美加起来,都更让她心神荡漾。


    “不过,”


    许燃话锋一转,“射影平面构造法,虽然优美,但对于R(5,5)这个问题,还不是最锋利的那把刀。”


    “它更像是一个……开胃菜,让你理解这种‘代数构造图’的思想。”


    “什么?”简瑶一愣,“这还只是开胃菜?”


    她感觉自己的认知再一次被刷新了。


    如此精妙绝伦的构造,居然只是前戏?


    “嗯。”


    许燃点了点头,将那张写满射影平面理论的草稿纸推到一边,又抽出一张全新的。


    “射影平面的构造,会产生一种强正则图,但它的参数不符合我们R(5,5)的要求。


    我们需要一个更直接,更强大的工具。”


    他的笔尖,在雪白的纸上,写下了几个新的字符。


    图书馆里幽黄的灯光,将两人的身影拉得很长。


    一张草稿纸,一支笔,两个少年。


    没有说一句关于风月的话,却构建起了一个比任何情话都更令人心动的,纯粹由逻辑与智慧构成的,璀璨的数学世界。


    在外人看来,那张写满天书的草稿纸,晦涩难懂。


    但在简瑶的回忆里,那却是她这辈子见过的,最动人的情书!
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