В первой половине лекции мы обсудим наблюдаемые, дающие представление о составе и истории развития Вселенной и познакомимся со Стандартной космологической моделью. Вторая половина лекции будет посвящена обсуждению разных аномалий и нестыковок при попытках дальнейшего уточнения физических параметров, с чем пришлось столкнуться в последние годы. Означает ли это, что мы подошли к следующей ступени понимания физики и космологии, или это рубеж, определяемый систематическими погрешностями используемых экспериментальных методов, пока неизвестно. Я постараюсь показать, какие математические задачи возникают в космологии.

Я постараюсь объяснить базисные проблемы и идеи гомологической алгебры и современную их интерпретацию с помощью производных категорий. Затем расскажу как надо думать об алгебраических многообразиях, чтобы применять методы гомологической алгебры и теории категорий к алгебраической геометрии. В качестве примера, объясню как можно описывать расслоения на проективных пространствах с помощью разбиений вещественного тора.

Рассмотрим квадратичную форму Q от двух переменных с целыми коэффициентами и зададимся вопросом, какие значения она может принимать на целочисленной решетке. В частном случае стандартной евклидовой формы это классический вопрос о том, когда заданное натуральное число представляется как сумма двух квадратов, исследованный Гауссом. Около 20 лет назад английский математик Джон Конвей предложил геометрический подход к этому вопросу, используя плоское бинарное дерево. Получаемое описание называется топографом формы. В случае когда форма принимает как положительные, так и отрицательные значения, они разделяются бесконечным путем на этом дереве, называемым рекой Конвея. Я расскажу, как река Конвея связана с парусом Арнольда из геометрической теории цепных дробей на целочисленной решетке, восходящей к Клейну.

Классическая теорема Бойяи–Гервина (1830-е годы) утверждает, что любые два многоугольника равной площади равносоставлены друг с другом: первый многоугольник можно разрезать на конечное число многоугольных частей и затем сложить из этих частей второй многоугольник. Ещё Гаусс задавал вопрос, верно ли аналогичное утверждение для многогранников. А именно, его интересовало, можно ли доказать стандартную формулу для объёма пирамиды (одна треть произведения длины высоты на площадь основания) без использования предельного перехода, то есть разбив пирамиду на конечное число кусков, из которых можно сложить прямоугольный параллелепипед.

Как увидеть красоту математики — рассказывает Эдуард Владимирович Френкель, советский и американский математик, работающий в сферах теории представлений, алгебраической геометрии и математической физики. В настоящее время он работает профессором математики в Калифорнийском университете в Беркли. Автор книги "Любовь и математика"

В последние годы во всем мире ученые активно заняты расчетами вероятности случайных событий. Эта область математики буквально переживает бум. Математики строят графики и пишут формулы для расчета вероятности случайных событий. Для чего? Что это дает науке и какой от этого прок простому обывателю? Какие выводы можно сделать на основе этих вычислений? Что они смогли выяснить, помимо этого? Узнаем на наглядных примерах. Гость программы: Сергей Константинович Нечаев — доктор ф-м наук, в.н.с. Лаботратории математической физики Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, директор российско-французского Междисциплинарного научного центра Понселе.

Зачем математики придумывают всё новые неразрешимые задачи? Зачем нужна современная математика? Среди ученых нет ни одного, кто разбирался бы во всех областях современных математических наук. А математики придумывают все новые и новые неразрешимые задачи, и потом десятилетиями бьются над ними. Зачем все это? И какое отношение математика имеет к нашей жизни? Гость программы доктор физико-математических наук Алексей Савватеев. Беседует Алексей Семихатов.

Идеальный газ. Уравнение состояния газа. Взаимосвязь давления, температуры и объёма. Механизмы рождения макропараметров в рамках «молекулярного бильярда». Первое начало термодинамики как закон сохранения энергии. Вывод уравнения Бернулли. Энтропия и второе начало термодинамики. Тепловые машины и цикл Карно. Энтропия информационная. Энтропия как неопределённость. Аксиоматический подход к определению энтропии. Принцип максимума энтропии. Подход статистической физики за пределами термодинамики.

В стандартной интерпретации гёделева неразрешимая формула A означает «не существует вывода формулы A», то есть утверждает свою собственную невыводимость в системе S. Таким образом, A является аналогом парадокса лжеца. Рассуждения Гёделя в целом очень похожи на парадокс Ришара. Более того, для доказательства существования невыводимых утверждений может быть использован любой семантический парадокс.

Если у (обычного плоского) квадрата склеить противолежащие стороны, то получится тор с плоской метрикой, то есть каждый достаточно малый участок тора будет устроен как кусочек евклидовой плоскости. Если квадрат заменить на прямоугольник или параллелограмм, аналогичная склейка тоже даст тор с плоской метрикой, но про него разумно сказать — это другой тор, не изометричный первому. Здесь история о поверхностях с плоской метрикой заканчивается, так как никакую другую поверхность (с плоской метрикой) кроме этих торов из куска евклидовой плоскости склеить нельзя. Поэтому мы евклидову плоскость заменим на плоскость Лобачевского (с ней больше свободы!) и определим пространство Тейхмюллера как пространство, элементы которого суть все возможные способы склеить поверхность рода g (т.е. сфера с g ручками) из гиперболической развертки, то есть, из некоторого куска гиперболической плоскости.

Иногда мы хотим доказать, что какой-нибудь объект существует. Разумеется, можно медленно и методично объект построить. Но это что-то делать надо, а хочется получить кое-что задаром. Поэтому мы просто возьмём случайный объект и заметим, что он подходит с ненулевой вероятностью. Это позволяет избежать занудной конструкции. Заодно можно спрятать в доказательстве незаметную ошибку. Для понимания курса нужно будет знать определение независимых событий. Понимать, что это такое, не обязательно, всё равно в ходе курса такое понимание (или только его иллюзию?) можно будет утратить.

В июле 1918 года ученые круги Геттингена узнали о доказательстве математической теоремы, которой было суждено стать самым универсальным и эффективным инструментом фундаментальной физики новейшего времени. Лекция посвящена как самой теореме и ее роли в прогрессе теоретической физики, так и очень нестандартной личности и жизни ее автора великого математика Эмми Нётер. Особое внимание будет уделено связям Нётер как с современной ей Россией, так и с российской историей 19 века.

Хорошо известная гипотеза Римана утверждает, что все нетривиальные нули дзета-функции Римана лежат на критической прямой Re s = 1/2. В 1989 г. Атле Сельберг определил класс рядов Дирихле, для которых также предполагается справедливость аналога гипотезы Римана. Следующие утверждения доказаны для некоторых функций из класса Сельберга: 1) положительная доля нетривиальных нулей L-функции лежит на критической прямой; 2) почти все нетривиальные нули L-функции лежат в окрестности критической прямой; 3) значения логарифма L-функции на критической прямой асимптотически нормально распределены. Оказывается, что эти результаты очень тесно взаимосвязаны.

Пользуясь цифрами 0 и 1, несложно записать натуральное число. Сложение в столбик позволяет прибавить к этому числу единицу. Такой способ записи и изменения числа требует в некоторых ситуациях прочитать и изменить все цифры. А если число большое и мы хотим читать и писать поменьше цифр, но можем быстро запросить любые цифры числа «вразбивку»? Разумеется, придётся изменить представление числа. С середины 20-го века известны коды Грея; нам всё равно потребуется иногда читать число целиком, зато менять надо будет лишь по одной цифре за раз. А можно ли прибавить к числу единицу, не читая всего числа? Оказывается, можно.

Любая научная теория содержит в себе модель, которая описывает ту или иную часть нашего мира и не важно, идет речь о физике или биологии. Для построения любых моделей используются строгие математические принципы, изучив которые можно понять, сколь невероятной полнотой и прогностической силой обладают научные теории. И в основе всего этого лежит математика — наука, которая может строго, но при этом лаконично и полно, описать любую научную теорию, ведь принципы, на которых она строится, невероятно глубинны и фундаментальны. Математика — не наука о числах или уравнениях, которые требуется запомнить, а фундаментальные закономерности мышления, которые мы обнаруживаем в самих себе. В ходе курса мы познакомимся и изучим: Аксиоматический метод; Формальные теории; Изоморфизмы; Модели в логике, физике, биологии.

Вместе с профессором Маркусом дю Сотоем мы отправимся в удивительное путешествие в мир измерений. Он попытается узнать, почему мы постоянно хотим измерить и определить количество всего, что нас окружает. Мы узнаем, как были определены такие понятия как метр, секунда и величина веса, а также как мы научились измерять высокие температуры, свет и электричество.

Общая постановка задачи. N жадных (завистливых) разбойников делят добычу. Мы считаем, что каждое подмножество сокровищ каждый разбойник оценивает по своему разумению. Оценка всегда неотрицательна, и если часть сокровищ разбита на две непересекающиеся части A=A₁UA₂, A₁∩A₂=Ø, то оценка части A равна сумме оценок частей A₁ и A₂. Добыча считается безгранично делимой, т. е. каждый набор сокровищ может быть разделен на любое число частей, равных с точки зрения данного разбойника. Как разделить добычу? Например, если разбойников два, то один делит на две равные, по его мнению, части, а другой выбирает.

Параллельные прямые не пересекаются даже в геометрии Лобачевского. Где-то в фильмах часто можно встретить фразу: «А у нашего Лобачевского параллельные прямые пересеклись». Звучит красиво, но не соответствует действительности. Николай Иванович Лобачевский действительно придумал необыкновенную геометрию, в которой параллельные прямые ведут себя совсем не так, как мы привыкли. Но все же не пересекаются. Математик Валентина Кириченко о постулатах геометрии Евклида, аксиоме Лобачевского и критике Льюиса Кэрролла.

Математик Владлен Тиморин о преимуществах комплексных чисел, кватернионах Гамильтона, восьмимерных числах Кэли и о разнообразии чисел в геометрии.

Квантовая теория поля — это просто теория бесконечных матриц, которые живут в каждой точке пространства-времени. С одной стороны, все, задача решена, мы уже понимаем, что такое квантовая теория поля. Но с другой стороны, это очень сложный математический объект, что-либо посчитать или предсказать с помощью такого формализма достаточно сложно. Физик Анатолий Дымарский о теории поля, волновых пакетах и вероятности взаимодействия элементарных частиц.