Личность и Абсолют - Страница 159

Отсюда само собой делается понятным то, что инвариантная значимость детерминанта и матрицы выяснится только тогда, когда мы заставим их функционировать в какой–нибудь иноприродной среде и посмотрим, как меняется структура и числовое значение этих математических образований в зависимости от воздействия этой среды. 5. Два–три примера из этой области будут нелишними, а) Популярнее всего здесь учение о т. н. линейной зависимости и линейном преобразовании. Линейная зависимость есть не что иное, как обобщение понятия о пропорциональности. Линейным же преобразованием с η переменными называется преобразование такого типа:

Эти (х ₁… х _n) мы можем понимать, во–первых, как разные измерения «-мерного пространства, так что указанное преобразование будет говорить о переходе одного вектора данного пространства в другой вектор того же пространства. Эти же переменные, далее, можно понимать как координаты точки того же пространства η измерений, так что наше Преобразование есть переход от одной точки к другой. Можно, в–третьих, считать, что переменные являются компонентами одного и того же вектора при разной системе координат. Тогда наше преобразование есть преобразование самих координат.

Спросим себя: каково то условие, необходимое и достаточное для того, чтобы т систем с η постоянными находились между собою в линейной зависимости. Оказывается, что в случае когда m≤n, то m систем с η постоянными только тогда линейно зависимы, когда все определители m–го порядка матрицы

равны нулю. Мы не будем отвлекаться доказательством этой теоремы, как оно ни просто, но отметим этот удивительный факт, который, к сожалению, всегда понимается слишком количественно и, так сказать, вычислительно: матрица со своими детерминантами явилась здесь некоторым инвариантом, потому что эти (х ₁… х _n) могли ведь иметь какое угодно значение, но раз составленные из них системы линейно зависимы, то определенная комбинация их всегда равна нулю. Опуская случай m>n (так как здесь системы будут всегда линейно зависимы), укажем на то, что линейная зависимость имеет и вполне реальный количественный смысл, так что указанное матричное условие определяет собою и некоторые геометрические инварианты. Напр., две точки тогда, и только тогда, линейно зависимы, когда они совпадают; три точки тогда, и только тогда, линейно зависимы, когда они лежат на одной прямой; четыре точки —если они лежат на одной плоскости; пять и более точек всегда линейно зависимы. Везде тут будут иметь значение указанная матрица и ее детерминанты.

Если теперь обратиться к линейному преобразованию и обычным порядком составить квадратную таблицу коэффициентов той системы уравнений, которой определяется преобразование (называя ее матрицей преобразования), то окажется, что сумма квадратов элементов каждой строки и столбца равна единице, а сумма произведений соответствующих элементов двух разных строк или разных столбцов равна нулю. Пусть у нас матрица третьего порядка, и пусть ее элементы суть косинусы углов, образованных новыми осями со старыми. Тогда соответственно мы получаем некоторый инвариант при координатных преобразованиях. Допустим, что координаты неподвижны, а движется само пространство как целое. Тогда это преобразование будет определяться все теми же тремя уравнениями и соответствующим определителем (+1). Определитель (—1) будет указывать не только на движение, но и на симметрию относительно начала. Очень важна тут еще и такая теорема: если от переменных χ к переменным х' переходим [с] помощью линейного преобразования с матрицей а и далее к х' с матрицей b, то х' можно и прямо получить из χ при помощи линейного преобразования с матрицей Ъа. Как видим, параллелизм между линейными преобразованиями и матрицами идет очень далеко.

Можно показать что если под инвариантом понимать только рациональные функции координат и коэффициентов (при однородности тех и других), то в этих функциях всегда будет общий множитель, зависящий только от коэффициентов подстановки и всегда являющийся той или другой степенью определителя подстановки. Такие инварианты, как известно, называются относительными, а показатель упомянутой степени носит название веса инварианта. Задаваясь вопросом о нахождении всех таких инвариантов, мы опять сталкиваемся с детерминантами. Пусть, напр., на плоскости имеется несколько точек. Оказывается, что простейшие инварианты в этом.случае можно получить при помощи детерминантов второго порядка, составленных из заданных координат этих точек. Эти детерминанты дают и полную систему инвариантов.

Обладая двумя точками на плоскости: 1, 2, мы получаем основной инвариант в виде двойной площади треугольника с точками 0, 1, 2. А площадь треугольника и есть половина детерминанта, составленного соответствующим образом из кооординат этих точек. Беря большее число точек и разыскивая полную систему аффинных инвариантов, мы найдем, что она состоит из всех их детерминантов. Если остановиться на проективном преобразовании (дробно–линейные подстановки) и ограничиться, напр., опять двумя переменными, т. е. плоскостью, то при абсциссе на прямой х=

явится тоже полной системой основных инвариантов. Но так как числовое значение ∆ _ikтут отпадает, то проективное значение остается за ∆ _ik=0. А это значит, что i и к совпадают, каковое совпадение точек мы уже выше отметили как вытекающее из их линейной зависимости.

Даже различие трех основных геометрий (ср. выше, § 71) совсем не обходится без детерминантов. Имея в виду квадратичную форму

α ²+β ²+γ ²–εδ ²,

которая при ε=0 характеризует Эвклидову геометрию, при ε>0— геометрию Лобачевского, а при ε<0—Риманову, мы находим, что детерминант этой формы для неэвклидовой геометрии

детерминантов вообще есть основа для теории инвариантов. Эта интимная связь обеих ветвей математики объяснена у нас диалектически как результат одинакового категориального происхождения того и другого. И детерминант–матрица, и инвариант возникли на почве одной и той же категории ставшей сущности члена,, поскольку и то и другое предполагает совокупное полагание неизменно количественных и изменяющихся фактических сторон числа в один внутренно измененный факт количества, в комбинированное ставшее, или в числовую систему как в такую.

6. Матрица заканчивает собою развитие общеарифметической категории ставшего. Это ставшее, или наличное, бытие всегда является дробимым единством, координированной раздробленностью, так как оно всегда только фиксирует и делает устойчивыми этапы, пройденные становлением при всей прихотливости направлений этого последнего. Поэтому система чисел есть самая первая и необходимая характеристика арифметически ставшей сущности числа. Речь может идти тут, стало быть, только о разных принципах этой системы, но сама системность, сама скомбинированность чисел всегда остается в арифметике для категории ставшего безусловно необходимой. Но матрица есть не просто система чисел. Это такая система, которая дана именно как система (а не как, напр., одно число, или какое–нибудь отношение чисел, или закон системы). Но как раз это обстоятельство и свидетельствует о том, что мы здесь уже у границы всей той арифметической области, которая определена категорией ставшего. Когда подобный принцип выявляет себя не частично и раздельно, но себя как именно себя, т. е. целиком и полностью, это значит, что уже исчерпана та область, которая была определена этим принципом. И следовательно, продолжая нагнетать тот же принцип в прежнем направлении, мы наталкиваемся на «критическую точку», на диалектический «узел», который изменит наше диалектическое движение на обратное и заставит покинуть категорию матрицы и вместе с тем вообще категорию ставшей сущности числа.