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Las funciones monótonas son diferenciables a.e. y el quinto problema de Hilbert: ¿cuál es la conexión?

En la entrevista de Andrew Gleason para More Mathematical People, hay el siguiente intercambio sobre el trabajo de Gleason en el quinto problema de Hilbert sobre si cada grupo topológico euclidiano local es un grupo Lie (página 92).

MP: ¿Hay alguna historia "humana" que pueda contarnos sobre el avance cuando llegó?

Gleason: Sí, hay una historia realmente notable sobre eso. En algún momento -- no puedo decirte la fecha exacta pero digamos alrededor de 1949 -- yo estaba haciendo otras cosas también, y una de las cosas que encontré muy interesante y muy curiosa y que realmente sentí que debería tratar de entender mejor fue un teorema muy famoso en el sentido de que una función monótona es casi en todas partes diferenciable. Es un teorema bastante notable y muy difícil no es fácil de probar. Un teorema de análisis muy, muy difícil y un teorema realmente sorprendente. Bueno, en ese momento estaba especulando sobre este teorema, pero no fue hasta por lo menos dos años que me di cuenta de repente que que resolvería el problema con el que estaba tratando! Sabiendo que, en relación con otras cosas en las que había estado trabajando, realmente lo unió todo. Me di cuenta de que aunque este teorema había estado en mi mente durante tal vez dos años, nunca había reconocido que era crucial para los argumentos que estaba tratando de trabajar en el problema de Hilbert. No me había dado cuenta. Entonces, de repente, se me ocurrió.

MP: ¿Sólo se te ocurrió a ti?

Gleason: Así es. Se me ocurrió que podría usar esta técnica, este teorema, en conexión con estas curvas en el espacio de Hilbert con las que estaba tratando... ¡y obtener la respuesta! ...

Nunca he estudiado el Quinto Problema de Hilbert o sus soluciones, pero siempre he tenido curiosidad por saber qué quería decir Gleason con esta conexión. ¿Puede alguien arrojar algo de luz sobre esto?

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user7311 Puntos 9

Bueno, no puedo decirlo con certeza, pero conocí bien a Gleason (fue mi asesor de tesis, y escribimos un trabajo juntos después de eso) y he escrito un ensayo sobre el trabajo de Gleason en el Quinto Problema (en el artículo del Gleason Memorial en el AMS Notices --- http://www.ams.org/notices/200910/rtx091001236p.pdf ) y basado en eso creo que puedo hacer una suposición razonable sobre lo que tenía en mente. Recordemos que lo que Gleason probó en realidad fue que un grupo compacto local sin subgrupos arbitrariamente pequeños es un grupo Lie (entonces Montomery y Zippin probaron que un grupo euclidiano local no tenía subgrupos pequeños). Una idea clave en la prueba de Gleason era la construcción de un subgrupo único de un solo parámetro a través de cualquier punto suficientemente cercano a la identidad (es decir, esencialmente, la construcción del mapa exponencial) y esto a su vez dependía de mostrar la existencia de una raíz cuadrada única para los elementos cercanos a la identidad (véase su documento "Raíz cuadrada en los grupos euclidianos locales"). Creo que es el paso de las raíces cuadradas a los subgrupos de un solo parámetro el que utiliza las ideas de la monotonía implica un teorema a.e. diferenciable. Las "estas curvas" que menciona en ese artículo de More Mathematical People, sólo pueden ser los subgrupos de un parámetro. Para más detalles, vea mi artículo de Avisos arriba, particularmente la sección llamada "Siguiendo los pasos de Gleason".

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