Личность и Абсолют

3. а) Нужно сказать, что еще Гаусс, и притом еще в докторской диссертации 1799 г., предположил для некоторых уравнений необходимость корней не вещественных и не комплексных, но более сложных, о свойствах которых сам Гаусс, однако, отказался высказать какоенибудь суждение. В начале 40–х годов к учению об этих новых числах пришли одновременно два математика, Г. Грассман и В. Гамильтон. Первый дал философско–математическое учение о многообразиях, в отношении которых геометрия должна быть только частным случаем; его два сочинения — «Учение о линейном протяжении» (1844 г.) и «Учение о протяжении» (1862 г.)  [904]. Гамильтон еще в 30–х годах обобщал комплексные числа в том смысле, что изучал соотношения векторов в пространстве на манер соотношения векторов на плоскости, существовавшего для обычных комплексных чисел. В 40–х годах эта разработка продолжилась, и в 1853 г. вышло большое сочинение «Lectures on quaternions», где была дана теория т. н. кватернионов, т. е. комплексных чисел с четырьмя единицами (одной вещественной и тремя мнимыми), после чего мы имеем еще «Elements of quaternions» (1866)  [905]. В дальнейшем кватернионами много занимались англичане, среди которых надо указать Моргана, Кэли, Сильвертра, Клиффорда и .др. Кватернионы получили развитие в том рмысле, что их стали привлекать для изучения взаимоотношения пар векторов в пространстве; возникли т. н. бикватернионы  [906]. Отсюда возникло и т. н. винтовое исчисление  [907].

b) В настоящее время эта теория гиперкомплексных чисел разрабатывается в двух науках. Во–первых, можно брать такие мнимые единицы, произведение которых относится к тому же самому классу Мнимостей, так что каждая единица является здесь не больше, как результатом линейного преобразования другой. И можно, во–вторых, иметь в виду такие единицы, произведение которых создает новые неприводимые единицы. Вслед за античными греками первое учение можно назвать линейными алгебрами и второе—всеобщей алгеброй.

Мы не станем входить в анализ этих дисциплин, а только ради образца коснемся кватернионов, входящих в первую из них, в линейную алгебру.

4. а) Как показывает самое название, в кватернионе мы имеем дело с четырьмя единицами. Первой единицей здесь является вещественная единица, как и в обыкновенных комплексных числах. Три остальные единицы—Мнимые с теми или иными коэффициентами; по Гамильтону, они обозначаются как / и к, и весь кватернион имеет такой вид:

q = d+ia+jb + kc.

Вещественная единица и операции с нею ничем не отличаются от обычных вещественных правил, так что

1 ²= 1, i*1=1*i=i, j*1=1*j=j, k*1=1*k=k

Что же касается мнимых единиц, то здесь сходно с обычными комплексными числами только общее их определение, т. е.

i ²=j ²=k ²=-1

В этом смысле все, что в § 107 говорилось о мнимости как о квадратном корне из отрицательной единицы, остается и для кватернионов в прежней силе. Далее, однако, этим мнимым единицам принадлежит фундаментальное свойство, резко отличающее их от всяких других единиц.

b) А именно, этим единицам не свойственна коммутативность умножения или, точнее, с переменой порядка сомножителей произведение меняет свой знак на обратный, т. е.

j*k=i, k*i=j, i*j=k

но при этом

k*j=-i, i*k=-j, j*i=k

Если не принимать интуиций, лежащих в основе кватернионов, то это свойство его мнимых единиц является вполне бессмысленным или по крайней мере необоснованным. В чем же, однако, тут дело? Дело в том, что мнимые единицы i, j, k: противоположны друг другу не в области одного измерения (тогда, если i предполагает только плоскость, j и к тоже оказались бы на плоскости и отождествились бы с О» но они противоположны друг другу как разные пространственные измерения. Количественно будучи одним и тем же, они еще выполняют некую «качественную» функцию, а именно они демонстрируют разные измерения. Поэтому кватернионы есть не что иное, как аналитическое выражение четырехмерного пространства. Подобно тому как обыкновенное комплексное число есть число плоскостное, т. е. двухмерное (ибо оно соотносит с точками данной вещественной прямой те или иные точки плоскости), подобно этому кватернион есть число (а следовательно, и пространство) четырехмерное (соотнося с данной вещественной прямой точки четырехмерного пространства). Отсюда выясняется и смысл некоммутативности умножения мнимых единиц кватерниона.