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望月流的春天——ABC猜想的新进展

赛先生  · 公众号  · 科学  · 2016-12-01 06:57

正文


图片来源:Quanta / by Wylie Beckert

2012年8月,日本京都大学数理解析研究所(RIMS)的望月新一宣称证明 ABC 猜想,他在网页上放了四篇总名为 Inter-universal Teichmüller Theory(IUT)的500页论文。内文数学语言横空出世,是他20年心血孤门独铸,连最专业的数学家都无法理解。有人干脆说是来自未来或另一宇宙。

望月新一不是素人疯子(见补充阅读“新一,这次要破解的是 ABC 之谜”),他毕业于普林斯顿,指导教授是菲尔兹奖得主法尔廷斯(Gerd Faltings)。研究领域是结合数论与几何的算术几何,内容和格罗滕迪克(A. Grothendieck)后期研究旨趣多有关连。

证明 ABC 猜想可不是小事,数论许多难解问题都是 ABC 猜想的推论(包括费马大定理),数论专家的证明宣称显然不能等闲视之。数学家是一个社群,数学证明越重要,就越需要数学同僚谨慎以待,犹如怀尔斯(Wiles)、佩雷尔曼(Perelman)的情况一样。只是这次数学家似乎踢到铁板。望月流语言抽象已是障壁天关,更怪的是他和正常数学家行径不同,尽管学术机构邀约不断,他竟完全拒绝,只不断以网页更新说明。

这个数学史上仅见的尴尬时刻,僵持数年,终于慢慢缓解。望月自己在日本花了数百小时说明自己的理论,新一代数论学家山下刚和星裕一郎都在 RIMS 与望月学习。2015年开始,陆续有学术会议讨论望月的工作。例如中国就有一批数学家莫仲鹏、谭福成、童纪龙在研究。更受媒体重视的是,2015年12月牛津大学的会议(提出七大百万名题的克雷数学研究所(Clay Mathematics Institute)赞助),以及2016年7月望月亲身与会的京都 RIMS 学术会议(在牛津会议里望月则用 Skype 参与)。

牛津会议受到科学媒体瞩目,Nature、Quanta 报导内容都半褒半贬,强调揭开神祕面纱的同时,内里还是坚硬的高墙。根据报道,听众对加州大学的 Kiran Kedlaya 演讲印象深刻,让大家对最后几天山下刚和星裕一郎的演讲充满期待,结果却大失所望。

会议筹办人之一也是望月好友的牛津大学金民横,认为这是东西文化差异所致。日本的数学演讲多以严格理论呈现,绝少与听众沟通。这和西方重视交流的习惯,大异其趣。

今年京都会议结束后,包括 Nature 在内的媒体随即报导。显然有望月本尊参加的会议进展较大,媒体也不约而同提到,望月论文终于有望通过审查,在学术期刊出版。有听众在博客说,望月本人非常和善,回答问题很有耐性。

英国诺丁汉大学的俄国数学家 Ivan Fesenko 是两次会议的筹办人,他曾经写过一篇导览,让人初窥“望月流”与正统数学如何接轨。回顾这段发展,他在另一篇文章种给出了更深刻的观察。他以数论专家的自己为例,认为想进入望月流,无论如何都须花上数百小时功夫,就像重回博士阶段,对许多概念都要仔细琢磨。他冷眼以对媒体报导,认为是根本没下过功夫的抱怨听众,正好遇上喜欢哗众取宠的媒体,而曾经花长久时间认真学习的学者,则全然被漠视。他就认为京都会议非常成功,能在牛津会议坚持下来的人,许多人继续参加京都会议,充满了昂然学习的气象。

望月对媒体或演讲的排斥也因此可解,他花20年打造的理论,别人没有任何理由可以轻易理解。很多人不知他是美日混血,五岁就搬到美国,16岁进入普林斯顿深造。他深知西方人的学术讨论习性,无法在一小时的演讲中做出有意义的沟通,还不如不要浪费双方的时间,Fesenko 认为“IUT 是某种后设结构,可以作用在传统基于概形论的算术几何里。但望月理论显然还有某种更基进的因子,这个理论和之前的理论截然不同,让人思及是否会造成典范转移,以及数学研究方法的改变。在‘望月理论’......中演算法式的重构方法,其中包含了与正常证明定理的方法(因此也及于正常论文写作的方式)颇为不同的因子。”这种基础式的颠覆,令人想起本期另一篇文章“数学需要电脑与新数学基础”。

数学家都需要数百小时的辛勤工作才能理解望月理论,一般人恐怕很难对 Fesenko 的说法置评。幸好,Fesenko 说:“这两次会议的成就之一,就是 IUT 专家的数目已经增加到两位数。”

以上内容刊载于《数理人文》杂志第10期(2016年10月),简体中文版载于“数理人文”微信订阅号,《赛先生》获授权转载。


补充阅读



新一,这次要破解的是ABC之谜——孤独数学家又一则


以下内容出自《数理人文》杂志第1期(2013年12月),简体中文版载于“数理人文”微信订阅号,《赛先生》获授权转载

这里的 ABC 之谜不是神探白罗手上的谋杀案,新一也不姓工藤,他叫望月新一,是京都大学数理解析研究所(RIMS)的教授。2012年8月,他在自己的网页放了四篇论文,声称证明了 ABC 猜想。

ABC 猜想是数论的知名猜想,可以导出费马大定理、莫德尔猜想(Mordell conjecture)及许多数论猜想。怀尔斯(A. Wiles)十年磨一剑证明费马大定理的故事脍炙人口。法尔廷斯(G. Faltings)则因证明莫德尔猜想获得1986年费尔兹奖。由此可知 ABC 猜想的重要性与困难程度。

不过这个事件成为2012年最知名的数学新闻还别有原因。原来望月的论文不止局外人摸不着边际,甚至连当行的专家也读不懂。堪称为“望月流”的数学世界,笼罩抽象的文字障,是他多年苦心孤诣的擘筑,被戏称为“来自未来的数学”。

不过望月的背景绝不容人忽视他的证明。他16岁进入普林斯顿大学,23岁拿到数学博士。弦论大师威腾(E. Witten)曾指导他的大学论文,法尔廷斯更是他博士论文的指导教授。仔细浏览望月的网页,看得出他是行事正常的数学家,甚至清楚记录自己写作的心路历程,这四篇他费时十年构思完成的伟文,其中种种转折,都可以从网路上读到。

相对于隐然成风的“孤独数学家”现象,望月提供另一种模式,肇因于他学术天地与数学社群的鸿沟。一般认定逻辑正确即为真,但是如果由于语言的障碍,缺乏数学同侪的审核,这些论文还是“正确”的吗?我们如何面对无法审查的正确证明呢?

望月在网页放了有心解释论文结构的“小论文”,至少他有自信看待自己的结果,数学界也不乏有兴趣理解这个证明的人。也许双方终究有办法跨出这个难局。


延伸阅读

① 素数与量子物理的结合能带来解决黎曼猜想的新可能吗?

② 素数之魂——黎曼和他的伟大猜想



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