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他换了个思路。
在辛几何中,拉格朗日子流形之间的几何关系可以用它们的相交理论来描述。
对于两个拉格朗日子流形L1和L2,它们的相交数是一个重要的不变量。
如果L1和L2是某个辛同胚的像,那么这个相交数就反映了这个辛同胚的性质。
所以相交数为0。
这没有信息。
也许需要考虑更高维的拉格朗日子流形。
肖宿想到,可以构造一个一维拉格朗日子流形,它连接所有挛生素数对。
还是不行。
肖宿再次站起身,在房间里踱步。
也许问题不在于单个素数对,而在于素数对的分布模式。
就象统计物理中,我们关心的不是单个粒子的位置,而是粒子的关联函数。
他想起陶哲轩报告中提到的“关联函数”概念。
对于
这个常量C是怎么来的?
肖宿盯着这个乘积,突然意识到什么。
这个形式,和顾—辛框架中加权度量的正规化项很象!
如果把加
肖宿开始重新定义。
非常好!
这样定义加权度量时,不再需要正规化,因为级数本身就收敛。
接着再定义 (顾—辛关联度量):对于两个整数/p>
完美!
肖宿的思考越来越快,难以抑制的嘴角上扬。
他知道自己离成功越来越近了。
这个定义的美妙之处在于:对于挛生素数对,关联距离ρ是常量;对于非挛生素数对,ρ会不同。
而且这个ρ的构造直接来源于哈代—李特尔伍德的常量C,那个被数值验证了无数次的常量。
现在,问题转化为:在顾—辛特征空间X中,考虑所有素数点构成的集合P。
在这个集合上,有一个由ρ诱导的“关联结构”。
如果能够证明,这个关联结构具有某种刚性,即如果存在有限个使得ρ取特定值的点对,那么就必须存在无穷多个,那么挛生素数猜想就得证了。
这种刚性从何而来?
肖宿想到了顾—辛框架的第二条公理,层次分明。
所有辛流形按照内在的“旋转复杂度”被安置在一个清淅的阶梯上。
在X中,素数点集P的“旋转复杂度”应该由ρ的分布决定。
如果只有有限个挛生素数对,那么P的关联结构就会在某个尺度上“断裂”,就象一座桥缺少了关键的石块。
而这种断裂会导致P的旋转不变量,也就是第一条公理中的守恒量发生变化。
守恒量必须守恒。
所以断裂不可能发生。
因此,挛生素数对必须有无穷多。
肖宿感觉脑海中那条隐藏的路径终于清淅起来。
他开始系统地写下证明框架:
第一步就是构造顾—辛特征空间X及其上的辛结构。
这需要用到p进数域的受限乘积、顾—辛度量的适当定义、以及辛形式的构造。
这一步是技术性的,但框架已经足够成熟了。
第二步则是定义关联距离ρ,并证明它与哈代—李特尔伍德常量C的关系。
这一步的
这保证了挛生素数对在ρ下取相同的值。
第三步是将素数点集P视为X中的拉格朗日子流形,即零维子流形。
定义P上的“挛生关联结构”常量的点对构成的图。
第四步将引入顾—辛框架中的旋转守恒量。
这个守恒量是定义在P上的一个拓扑不变量,它可以通过某种配分函数计算。
关键在于证明,如果只有有限个挛生素数对,那么守恒量必须为零。
但如果从素数分布的全局性质推出守恒量恒不为零,那么挛生素数对必须有无穷多。
第五步就是计算守恒量了。
这一步需要用到素数定理和解析数论中的标准结果。
肖宿写完最后一行,放下了笔。
窗外,天色已经开始泛白。
他看了看手表,凌晨五点二十。
不知不觉,他竟然思考了整整一夜。
但此刻的肖宿没有丝毫疲惫。
他看着笔记本上那六页密密麻麻的推导,心中涌起的不是激动,也不是狂喜,反而是一种奇特的平静感,带着“本该如此”的释然。
还带着解决一个美丽问题后的纯粹的喜悦。
原来素数可以这样理解……
原来到达山顶的路是这样的……
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