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我的几何人生(丘成桐自传) 第六章 故里难通
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恋恋中情无限意,蕉乡云水绕心头。
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半生书剑添蓬鬓,古井清泉解百忧。
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——《回乡有感》选句,2018年
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少年时最喜爱的小说是《红楼梦》,相信和我有同感者不乏其人,一般都认为这是中国最伟大的小说。曹雪芹于18世纪中期开始写作这书,可能于1763年他死后由别人续成。《红楼梦》讲述贾府的兴亡,逐渐艰涩的命运平行于清王朝的衰败。这是一部浩瀚的长篇,在五卷一百廿回几千页中,主流和支线互相交织,构成极度繁复的画卷。我从十岁开始阅读这小说,被书中对18世纪中国人生活和社会的描绘所深深吸引。
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我在为这巨著的爱情主线感动的同时,也对它描写的阶级冲突有切肤之感。当时家道中落,但自命书香世家,当居贫而志坚。当时意想不到的,却是这小说的结构,后来竟然影响了我对数学的看法。书中情节千丝万缕,角色层出不穷,要花时间和眼力,始能把情节和人物联系起来,形成纷沓而又浑成的整体。
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我看待数学,尤其是几何分析便类此。到了1977年,我已证明了好几条定理,往后更多了几条。大部分定理看来彼此之间并无关联,然而渐渐可以看出,几何分析中有某种结构,能够把这些不相干的定理联系起来。其实,整个数学领域亦复如此。数学有很多不同的分支,乍一看毫无关系,但当你站得足够远再看,就会知道它们都是一棵大树的各部分,就如《红楼梦》中贾府各人的宗谱关系一样。我努力思考,希望对整棵数学大树有整体的认识,同时亦专注于几何分析这刚发芽的新枝,它正从微分几何这更粗更长的老枝中冒出来。
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说到这里,还未提到我自视为最重要的成就,即卡拉比猜想的证明及由此导出的若干定理。总体来看,它们是几何分析的第一场胜仗,充分地表明了新方法的潜力。
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1950年代,日本数学家小平邦彦等人,发展了利用线性微分方程来解决几何难题的方法。小平参考了前人,包括赫尔曼·外尔(Hermann Weyl)和威廉·霍奇(William Hodge)的工作,其他人如阿提耶和辛格等接着亦做出了极重要的贡献。我则提出利用非线性微分方程,使以往线性方法束手无策的几何难题,看到破解的曙光。
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总的来说,几年以来,我的努力提升了几何分析的地位,激励了其他研究者利用几何分析去解题,或至少认真地考虑如何去运用它。开始时,我和一些志同道合的友人埋头苦干,待得到了一些有意思的结果后,加入的人便愈来愈多了。
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其中一项富有成果的合作,纯粹出于一次偶然的相遇。1976年圣诞日,我在纽约见过卡拉比和尼伦伯格后回到加州,在UCLA数学系意外地碰到比尔·米克斯,一个早在伯克利就认识的朋友。我们聊了一会,很快便发觉大家都对极小曲面甚感兴趣,于是有了合作的打算。
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米克斯在讲授三维流形,我先去听了他的课。课上他提到德恩引理,立时引起我的共鸣,我对这个结果早就感兴趣了。20世纪初,德国数学家马克思·德恩(Max Dehn)提出了这样的结果:如果浸入三维空间的一个圆盘上含有一奇点,即曲面在某点或自相交,或折叠,或具其他异常状态,则在它附近,可用一相同边值但不具奇点的圆盘替代之。这个引理在三维空间的理论中极为重要,不幸的是德恩的证明出现了问题。1956年,普林斯顿的希腊数学家赫里斯托斯·帕帕基里亚科普洛斯(Christos Papakyriakopoulos)给出了正确的证明,约翰·米尔诺用以下的打油诗描述其成就:
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The perfidious lemma of Dehn
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drove many a good man insane
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but Christos Pap-
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akyriakop-
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oulos proved it without any pain.
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(译文)
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何德恩之困惑兮,引理证而履险,
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