李代数
邓金图
根系的全部刚性都可以压缩进一张极小的图:每个单根一个点,点与点之间用记录夹角的边相连。这幅“漫画”——邓金图——竟然承载了一个单李代数的完整信息:它的整张乘法表都能从寥寥几个节点和线条重建出来。它是全部数学中最高效的编码之一。
为每个单根画一个节点。在两个不同节点 alpha, beta 之间,画的边数等于 4(alpha . beta)^2 / ((alpha . alpha)(beta . beta)),整性条件迫使它只能是 0、1、2 或 3,分别对应夹角 90、120、135、150 度。当两个单根长度不同时(出现双边或三边),画一个由长根指向短根的箭头,以记录哪个是哪个。
分类定理是整套理论的高潮:连通邓金图恰好就是四个无穷族 A_n(n 个节点排成一线)、B_n 与 C_n(一线末端接一条双边,箭头方向相反)、D_n(一线在一端分叉),再加上五个例外图 E_6, E_7, E_8, F_4, G_2。在特征零的代数闭域上,它们与单李代数一一对应,所以这张短短的清单就把它们全部分类了。
sl(n+1, C) 的邓金图,即 A_n 型,是 n 个节点由单边相连的一条链:o-o-...-o。G_2 型则只是两个节点由一条带箭头的三重边相连,是最小的例外情形,秩为 2,维数为 14。
A_n 是一条普通的链;G_2 是带三重边的两个节点——整个代数浓缩为一张图。
忘掉箭头就得到考克斯特(或考克斯特-邓金)图,它只看夹角,不看相对长度;这正是为什么 B_n 与 C_n 有相同的考克斯特图,却有不同的邓金图(以及不同的李代数)。
另见