有限单群是指对于一个有限群G,当g为群G的任意元素,用g来左乘(例如若对A,就意味着gA)每一个元素的结果组成的集合与用g右乘(如Ag)每一个元素的结果组成的集合总是相同的,那么称这个有限群G是正规的。假如对一个已知有限群G的所有子群,只有它本身与不变群(只有单位元素的群)是正规的,那么称它是一个有限单群。
李型群是
复数域上单李群在
有限域上的相似物,不全是单群。它包括有限域上某些典型群、例外群和扭群。前两者也称为谢瓦莱群,共有9个族,它们的记号是Aq),n≥1;Bq),n\u003e1;Cnq),n\u003e2;Dnq),n\u003e3;G2q);F4q);E6q);E7(q);E8q)。这q=pm,p是素数。以下的q也有此意义。除了A1(2)、A1(3)、 B2(2)、G2(2)外,这些群对其中心的商群都是有限单群。这些群中的大部分,E.
埃瓦里斯特·伽罗瓦、C.若尔当、L.E.迪克森等已早有研究。直到1955年,C.谢瓦莱对任意
有限域GFq)构造出
复数域上单李群的相似物,用统一的方法证明了这些群的存在性、单纯性和其他性质。扭群共七族,它们是2An(),n\u003e1;2B2(),=2;2Dn(),n\u003e3;3D4(q);2G2(),=3;2F4(),=2;2E6()。除了2A2(2)、2B2(2)、2G2(3)、2F4(2)外,它们都是单群。而2F4(2)的换位子群(2F4(2))┡还是不在以上几族中的一个特殊单群。利用谢瓦莱群的图自同构和域自同构可以统一地得到所有扭群,如R.施坦伯格、铃木通夫、R.雷和J.蒂茨等人的工作。在以上群中An()、Bn()、Cn()、2An()分别
同构于GF()上的典型群PSLn+1()、PΩ2n+1()、PSP2n()和PSUn()。而Dn()和2Dn()分别同构于和(对每个 有两族2n维的正交群,以“+”和“-”两个符号来区别)。谢瓦莱群中的G2()、F()、E6()、E7()、E8()则是例外群。
凡不属于以上三类的有限单群, 称为零散单群,共有26个。É.L.马蒂厄于1860年和1873年先后得到5个多重传递置换群M11(4重)、M12(5重)、
M22(3重)、M23(4重)和M24(5重),它们都是零散单群。一百年之后,Z.简科于1965年才发现了另一个新的零散单群,记为J1。尔后陆续地发现了所有的零散单群,仿照前者,一般以重要发现者的姓的前面字母来记各零散单群,若同一人发现多于一个这样的群时则加上数字的下标,它们是最大的零散单群为F1,名为怪物群或魔群,它的阶为2^46·3^20·5^9·7^6·11^2·13^3·17·19·23·29·31·41·47·59·71,约为10^54。G.格里斯用手算,从47·59·71=196883维的线性表示而得到
一级方程式锦标赛。它有着良好的内在的几何结构,并且有20个左右的零散单群作为它的子群,所以并不是什么怪物,G.格里斯改称它为“友好巨人”。
-模特征标论和特殊特征标论方法,前者为R.(D.)
理查德·布饶尔所创,后者为布饶尔和铃木通夫所创。
有限单群的完全分类问题是数学史上的一项重大成就,经过全球上百名数学家大约四十年的努力,最终在1981年得到了解决。这一分类的论证过程涉及5000页以上的文献,分布在超过300篇文章中,使用了许多新的
群论概念和大量的
定理。历史上的一些重要进展包括W.
伯恩赛德关于pαqъ阶群(p、是素数)必是可解群的定理,这是早期重要的工作之一。布饶尔开创性的模特征标理论和J.G.汤普森等人发展的p局部子群分析法,都对有限单群分类产生了深远影响。1972年,D.戈朗斯坦提出了有限单群分类方案,指导了后续的工作。有限单群分类问题的解决对相关领域的问题产生了巨大影响,如O.施赖埃尔猜想有限单群的外自同构群是可解的,以及其他问题的解决。目前,研究人员正在进行多项研究,包括整理和简化有限单群分类问题的全部论证,探索F1和模函数的关系,以及将分类结果应用于解决其他数学问题。