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数论与几何的未来

数学爱好者俱乐部  · 公众号  · 数学  · 2019-05-10 18:00

正文

文章 来源: 原理


Peter Scholze (彼得·舒尔茨) , 1987年12月11日生于德国德累斯顿。中学时代曾代表德国队四次出战国际数学奥林匹克竞赛,获得三金一银,之后进入德国波恩大学学习,在三学期里完成本科学业,两学期获得硕士学位,随后师从数学家 Michael Rapoport 进行博士研究并于2012年毕业。




波恩大学在其博士毕业之后立即聘其为正教授,使得Peter Scholze成为 德国史上最年轻的正教授 。迄今为止,他所获的奖项包括克雷研究奖、欧洲数学学会奖、费马奖、奥斯特洛斯基奖 和拉马努金奖等等,不出意外他也已获得2018的数学界最高荣誉—— 菲尔兹奖


Peter Scholze的履历足以使人惊艳,但这仍不能反映他的工作的杰出。他早已是那种用自己名字装饰奖项的人,而不是反之。 头衔不能反映他的价值,唯一了解他的方法就是通过他的工作。


算术与几何的统一



Peter Scholze工作的领域我们称其为 算术几何 ,这是一个 用几何方法研究数论问题的领域 。数字1、2、3、4............作为数学最基本的对象早已渗透进每个人的生活,但却并非每个人都意识到其背后隐藏着神秘的宝藏。数字背后那精致无比的结构,在我看来其壮丽不亚于宇宙中最恢宏的景象,而其部分展现出的与物理最深刻的相似性,那种联接两个截然不同的世界的神秘纽带,刺激着人类想象力的极限。


算术几何作为一个分支旨在 探索数字背后隐藏的几何结构,进而理解几何与数字本身 。19世纪的学者们已经注意到数字与几何之间的非凡联系,他们 梦想能找到统一两者的方法 。这一梦想在20世纪中叶逐步成为现实,奠基于德国哥廷根学派发展的代数,以及意大利学派发展的几何, André Weil (安德烈·韦伊) Oscar Zariski (奥斯卡·扎里斯基) 以及后来的 Alexander Grothendieck (亚历山大·格罗滕迪克) 建立了现代代数几何的基础,其将许多算术问题包含进了几何的框架,为我们提供了新的强大的洞察力。


一个人们很早就意识到的联系源于 整数 一元多项式 ,它们具有非常相似的性质,比如它们都能做质数分解。一元多项式有很明显的几何解释,它是一条曲线 (代数维度为1,如果我们试图画出它的图形,则其为维数2的曲面,因为复数的维数是2) 。这让我们猜测 整数应当在某种意义上是一条曲线 ,Grothendieck的几何框架给出了这样一种解释,这条 曲线上的每一点对应于一个素数 。这一解释在很多方面很成功,结合Grothendieck发展的代数几何及代数拓扑工具,它给出了强有力的新方法去处理算术上的问题。


然而,一些基本的问题在Grothendieck的框架里仍然得不到解决。一个非常根本的问题在于 曲线上每一点都是相似的,它们都起源于同一种代数对象 (曲线定义其中的域) 而整数上不同的点,即不同的素数却并不相同 。换句话说,不同素数应该起源于同一种结构,有时我们称其为“一个元素的域”,然而这一对象却并不能被满意地构造。


“钻石”



Peter Scholze的工作很大程度上可以看作 局部构造这条想象中的曲线 。对曲线上的每一点,即每一个素数,Scholze给出了它在曲线上的任意小领域的严格构造。为此Scholze必须发展一套全新的几何学,他称其为“ 钻石 (diamond) 。在一次会议中,Scholze解释其命名为钻石的理由,这些对象无法直接观测到,我们只能通过无数不同的侧面去观察,但当我们把所有侧面放在一起,他组成了一个完整的结构,就像钻石的每一个切面共同构成了钻石本身。


“钻石”的发展深深根植于Scholze之前于其博士论文中发展出的一套几何学,他称其为 状似完备几何学 (perfectoid geometry) ,在这里他把另一位杰出的德国数学家,菲尔兹奖得主Gerd Faltings的工作系统组织成一套理论体系,新的框架结构澄清了许多过去模糊不清的对象,并成功被Scholze及其合作者应用于解决许多悬而未决的猜想。


我们要重点提一下Scholze关于 朗兰兹纲领 的工作,在这里他用他的状似完备几何学提供了一种全新的方法去看待一类深刻根植于朗兰兹纲领的几何对象——







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