תורת החבורות היא ענף של האלגברה החוקרת חבורות, כלומר אוספים של איברים עם פעולה שמקיימת כללים מתמטיים. היא גם בוחנת הומומורפיזמים, פונקציות שמשמרות את המבנה של החבורה.
תחילת הדרך קשורה לעיסוק במשוואות אלגבריות, בתורת המספרים ובגאומטריה. כבר במאה ה-17 נבחנו מקרים פשוטים של בעיות סימטריה בפולינומים. במאה ה-18 חוקרים כמו אוילר, גאוס ולגרנז' התמודדו עם החלפות ושורשים. אווריסט גלואה ביסס את הקשר בין חבורות לפתרון משוואות בשנות ה-1830. כתביו לא הובנו מיד, ואחרים כמו ליוביל וקאמי ז'ורדן פירשו והפיצו את רעיונותיו. לאחר מכן קיילי ודדקינד המשיכו לפתח ולהגדיר את התחום בצורה אקסיומטית.
אחד היישומים החשובים הגיע ממחקר על מבני גבישים. האטומים בגביש מסודרים בשריג תלת‑ממדי, וסימטריות השריג מייצגות חבורות. בשנת 1891 הוכח שיש בדיוק 230 חבורות סימטריה של גבישים במרחב. ידע על הסימטריות מסייע בניתוח מבנים מולקולריים באמצעות קרני‑X ובשיטות פורייה.
בתורת החבורות חוקרים סוגים רבים של חבורות: חבורות סופיות, חבורות אבליות (שבהן הפעולה קומוטטיבית), חבורות ליניאריות וחבורות לי, ותורת ההצגות שהיא חקר הדרכים שבהן חבורה פועלת על מרחב וקטורי. יש גם תורת חבורות גאומטרית, שממירה חבורה לגרף שנקרא גרף קיילי ומחפשת תכונות בקנה‑מידה גדול. התחום מקשר בין מתמטיקה שעוסקת בגאומטריה, טופולוגיה, קומבינטוריקה ואריתמטיקה, וגם עם פיזיקה וכימיה.
נבנו מספר משפטים ותוצאות בסיסיות שהן הבסיס לקורסים אוניברסיטאיים בתורת החבורות. הן כוללות מבנים מרכזיים ותכונות שנחקרות בהרחבה.
יש משפטים עמוקים ומורכבים בתחום, וגם השערות פתוחות שממשיכות להניע מחקר.
תורת החבורות חוקרת חבורות. חבורה היא קבוצה של איברים עם פעולה שמחברת ביניהם. הומומורפיזם הוא פונקציה ששומרת על המבנה של החבורה.
התובנה העיקרית הגיעה מהמחשבה על החלפות בין שורשים של משוואה. המתמטיקאי אווריסט גלואה ראה שקשור פתרון המשוואה למבנה ההחלפות. רעיונותיו קיבלו הכרה אחרי מותו.
אחת הפעולות המעניינות היא לימוד סימטריות. בגבישים, האטומים חוזרים על עצמם בסידור מסודר. יש בדיוק 230 דרכים שונות לסדר את הסימטריות האלה במרחב. ידע זה עוזר לבדוק מולקולות בעזרת קרני‑X.
מחפשים סוגים שונים של חבורות. חוקרים גם איך חבורה יכולה לפעול על צורות או על גרפים. יש חיבור עם גיאומטריה, טופולוגיה, קומבינטוריקה ומדע הטבע.
יש משפטים חשובים שלומדים באוניברסיטה. הם נותנים כללים ועקרונות לעבוד איתם.
יש תוצאות גדולות והמון שאלות פתוחות שממשיכים לחקור.
תגובות גולשים