对称是一个动作
片子里从不把对称当成一种性质,而是当成一个动作:对图形做一件事,做完它看上去和原来一样。等边三角形恰好有六个这样的动作——三种旋转、三种翻转;能把它们分开的,只有顶点上的编号。
正在画第一帧…
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一部实时渲染的短片 · 1:03
一部关于对称的短片
七个小乐章讲群论:从三角形的六种对称,一直讲到魔群。片子里没有一帧是录下来的——每一帧都在你的浏览器里现算,按你的屏幕和刷新率画出来。
片子里的画面都是活的。从这里把它们作为 playground 打开。
这种语言还没有
片子里从不把对称当成一种性质,而是当成一个动作:对图形做一件事,做完它看上去和原来一样。等边三角形恰好有六个这样的动作——三种旋转、三种翻转;能把它们分开的,只有顶点上的编号。
六个动作两两接着做,填满一张六乘六的表。每个动作都能撤销,所以每一行、每一列里,六个动作各出现恰好一次。把旋转涂成暖色、翻转涂成冷色,这张表原来是一张乔装过的二乘二表:三角形的群除以它的旋转,就是二阶群。
每个群元素画一个点,每个生成元画一种箭头,群就成了一个形状。四个字母的对称群,用相邻对换生成,是置换多面体;正二十面体的六十种转法,用一个五阶转动和一个二阶转动生成,是截角二十面体。群的关系就是面:a⁵ 给出五边形,(ab)³ 给出六边形。
第五章像万花筒那样,把屏幕上每个像素都折回一个小三角形里,并数一数折了几次。图案按这个次数由内向外生长——这个次数,就是把三角形送到那里的群元素的长度。把线条弯一弯,让它们不再互为镜像,反射就消失了,只剩下旋转。
每个有限群都由单群搭成,就像每个整数都是素数的乘积。所有有限单群的清单,花了大约五十年、几万页论文,在 2000 年代完成:十八个无穷家族,外加二十六个散在的例外。最大的是魔群,它的阶在第七章里完整写了出来;一起出现的,还有开启「魔群月光」的那个巧合:196884 = 196883 + 1。
IV群的形状