1832 年 5 月 30 日凌晨,在巴黎,一个二十岁的年轻人通宵写作。埃瓦里斯特·伽罗瓦约好了黎明时分的一场决斗,他知道自己多半活不下来。他给朋友奥古斯特·舍瓦利耶写了一封长信,概述那些被科学院拒绝或遗失的想法,并请求把信拿给雅可比和高斯看,“不是请他们评判这些定理的真伪,而是评判它们的重要性”。在一份手稿的页边,他留下了一句后来很有名的话: 这个证明还有些地方要补全。我没有时间了。 — 埃瓦里斯特·伽罗瓦,手稿页边的批注(1832) 伽罗瓦在决斗中受伤,第二天去世。他的论文直到 1846 年才由约瑟夫·刘维尔发表,又过了几十年才被人理解。它们解答了一个困扰了几个世纪的问题:为什么二次、三次和四次方程都有用根式表示的求根公式,比如二次方程的求根公式,而五次方程一般没有?挪威人尼尔斯·亨里克·阿贝尔在二十六岁死于肺结核,他早在 1824 年就证明了五次方程不存在一般的求根公式。伽罗瓦解释了为什么,为此,他发明了一个新概念:群。 运动的代数 伽罗瓦的想法用图形比用方程更容易看清。用纸剪一个等边三角形,把顶点编号为 $1$、$2$、$3$,再在纸上画出它的轮廓。有多少种办法把三角形拿起来、再恰好放回轮廓上?六种:不动;转三分之一圈;转三分之二圈;或者绕三条对称轴之一把它翻过来。 把等边三角形放回轮廓的六种方式:不动、两种旋转和三种翻转。数字表示每个顶点去了哪里。根据本站早期文章为本书绘制的教学示意图。 本站早期的文章把这些运动叫作 $M_1,\dots,M_6$,并用 $M_i\star M_j$ 表示“先做 $M_j$,再做 $M_i$”。连续做两个运动,结果总是同一张清单里的第三个运动,这正是它们构成一个群的原因。所有的组合都能装进一张表,本站称之为群的乘法表: $$\begin{array}{c|cccccc} \star & M_1 & M_2 & M_3 & M_4 & M_5 & M_6\\ \hline M_1 & M_1 & M_2 & M_3 & M_4 & M_5 & M_6\\ M_2 & M_2 & M_3 & M_1 & M_5 & M_6 & M_4\\ M_3 & M_3 & M_1 & M_2 & M_6 & M_4 & M_5\\ M_4 & M_4 & M_6 & M_5 & M_1 & M_3 & M_2\\ M_5 & M_5 & M_4 & M_6 & M_2 & M_1 & M_3\\ M_6 & M_6 & M_5 & M_4 & M_3 & M_2 & M_1 \end{array}$$(行表示最后做的运动,列表示先做的运动。)从符号学的角度看看发生了什么:一个物理动作——转动或翻转三角形——变成了一个符号,而组合运动变成了查表。不再需要想象三角形:表格替我们做了这件事。