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让全世界数学家头疼的两个问题 中国数学家用一篇文章搞定!

时间:2022-09-01 15:58:51

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让全世界数学家头疼的两个问题 中国数学家用一篇文章搞定!

今年9月,微分几何学界顶尖期刊《微分几何杂志》(Journal of Differential Geometry)上刊登了一篇120页的学术论文。

论文一经发布,就引起了学界震动。这倒不是因为论文太过“鸿篇巨制”,而是这篇文章,一次就回答了两个数学界历经20多年研究仍悬而未决的“老大难”问题。

作为论文的撰稿人之一,王兵为了这篇文章能够“得见天日”,也已经努力了。

给学界大佬“挑错”的研究生

在发布这篇论文之前,王兵还只是个“平平无奇”的几何学研究者。与恩师陈秀雄的相遇,为他打开了里奇流的大门。

里奇流是什么呢?按照定义,里奇流即是用微积分的方式描述空间演化。王兵用肥皂泡解释了这种“描述”:“吹一个肥皂泡,一开始吹出来可能是哑铃状的,但在空中飘一会儿之后,形状会慢慢变化,直到变成了一个球之后不再演化了,这个‘球’就是泡泡的一种稳定状态。”里奇流的作用,就是研究“肥皂泡”的空间变化,最后得到一个“稳定”的理想结果。

,俄国人佩雷尔曼宣称自己解决了庞加莱猜想,依据的就是里奇流方法。这让他成了当时里奇流研究中毋庸置疑的No.1。然而这项解决了微分几何学“百年悬案”的划时代成果,却被刚刚赴美读研的王兵抓到了“把柄”。

在研究佩雷尔曼论文的过程中,王兵觉得其中有一个步骤他怎么都想不通。反复思考之后,王兵有了个大胆的猜测:佩雷尔曼错了。

年轻的研究生为了给学术大牛“挑错”,特地写了一封邮件。令王兵惊喜的是,这封“纠错贴”三天内就得到了佩雷尔曼的回复,学术大牛坦率地承认了行文中的错误,并很惊讶这个错误一直无人向他指出,虽然文章广为流传已经两年多了。

这次“书信往来”和佩雷尔曼的肯定,让王兵对里奇流的兴趣更浓了,他也期待和佩雷尔曼能有更多学术上的互动。

佩雷尔曼却没有给王兵这个机会。解决庞加莱猜想后,佩雷尔曼“看破红尘”,直接退出数学界。这让相关研究都陷入了停滞状态。而导师陈秀雄告诉王兵:“好的数学必然是有强大生命力的,佩雷尔曼的数学是一定要追随的,应该找到一个合适的切入点,继续深挖”。

“板凳一坐冷”

佩雷尔曼曾在他的文章中提到,他的方法可以用来研究凯勒里奇流。佩雷尔曼下一步打算用自己的方法破解哈密尔顿-田猜测。

虽然佩雷尔曼的隐退让这个“打算”变得遥遥无期,但哈密尔顿-田猜测的发展前途还是被陈秀雄看到了。把里奇流和凯勒几何结合起来,解决复二维哈密尔顿-田猜测,成了陈秀雄王兵师徒俩随后五年的工作重心。

年底,陈秀雄、王兵终于理清了证明思路,之后用了半年时间整理内容,夏天,这篇凝结5年研究成果、师徒共同署名的证明被张贴到了预印本网站arXiv上。在这篇长达120页的文章中,师徒俩利用自行设计的辅助工具,搞定了哈密尔顿-田猜测中的空间紧性问题,还“顺手”解决了1990年提出的偏零阶估计猜测。

一篇文章,搞定两个难题?

这是认真的?

从一开始,这篇文章就不得不面临各种质疑,因为“短时间内没人看得懂”。

最初投稿时,师徒俩并没有按惯例将成果拆分、投往不同期刊,而是孤注一掷地将整篇文章投给了一个杂志。这种“犯傻”的行为,王兵解释为“总觉得分开就破坏了文章的整体性和美感”。

“美感”有了,但师徒俩迎来的是匿名评审员层出不穷的提问。收到问题—回信解释细节,这样的“拉锯战”持续了两年,他们写出了将近200页的回复。但评审员认为他们的部分回复很明确,部分回复仍然不清晰,文章改动较大。结果,这家师徒俩“死磕”了两年的杂志社,还是给了他们一个No。

祸不单行。被拒稿之后,师徒俩又遭遇了“被抢发”。12月,预印本网站arXiv上却出现了一篇结构立意都高度相似、但结论貌似更强的文章。作者Bamler在文中宣称自己证明了哈密尔顿-田猜想,并表示陈秀雄-王兵只是在该方向取得过进展,并且与他所用的技术很不相同。

然而事实却是,Bamler的论文架构就是基于陈秀雄-王兵文章的关键想法,而且为了让结论更强,Bamler甚至还隐藏了证明过程中的关键条件。在师徒俩被拒稿的“空白期”里,Bamler的论文抢先发表在数学四大刊之一的《数学年鉴》(Annals of Mathematics)上。

“争先”的压力让师徒俩不得不放下对完整性的执着,这一次他们将文章分成两部分,分别投稿给不同的杂志,只求多年研究的成果能够尽快发表。,被“分投”的论文都被接受了,然而由于杂志的排期问题,这篇120页的论文全文直到今年9月才完全发表。

在王兵看来,能够在里奇流诞生地《微分几何杂志》上发表他和陈秀雄的论文,也算是一种奇妙的缘分。师徒俩成果的最终发表,除了引发学界震动,也为师徒俩赢来了“正名”的机会:虽然晚了两年,Bamler也不得不在正式发表的文章里明确承认陈秀雄和王兵关于哈密尔顿-田猜想证明的优先权。陈秀雄和王兵的这篇论文,配得上“几何领域近年来的重大突破”的评价。

从投入研究到成果最终发布,王兵花了的时间。在这个过程中,王兵却并不觉得辛苦。“数学是如此美好的学科”,闲暇时喜欢研读《红楼梦》的王兵,也想在微分几何学的研究中达到这种“一朝入梦,终身不醒”的境界。在王兵看来,那就是找到自己真正感兴趣的方向,一辈子坚持下去并享受着坚持的过程。

《我是科学人》纪录片由长安信托特约赞助。

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