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他的指尖在草稿纸上快速演算起来,试图找到与哥德巴赫猜想适配的工具,查找突破的可能。
现有的方法,无论是筛法还是圆法,都是从不同角度去逼近这个问题。
筛法象是用一张网去捞素数,圆法则象是用傅立叶分析去探测素数的分布频率。
但这两个工具都有一个共同的局限:它们都是在“外部”观察素数,而不是从素数集合本身的“内部结构”出发。
肖宿忽然想起自己之前研究辛几何时的一个想法。
在辛几何里,研究一个流形的性质,最直接的方法是研究它上面的函数空间。
那些函数在流形上的取值、变化、临界点,能告诉你这个流形长什么样。
如果把素数集合看作一个离散的“流形”呢?
在这个流形上,可以定义一类特殊的函数,比如,把每个偶数n映射成它能够分解成的素数对数目。
这个函数的值,就是哥德巴赫猜想关心的东西。
这个函数在整数轴上的分布,会不会有什么不变的结构?
肖宿重新坐直,打开一个新的文档,开始写下几行字:
“设P为素数集合。的哥德巴赫分解数目。”
“问题是:g(n)是否恒大于0?”
写完之后,他盯着这几行字看了一会儿。
这是一个古老的问题,但他想换一个全新的角度去看它。
如果从傅立叶分析的视角,g(n)可以看作是两个素数集合的卷积。
也就是说,如果把素数集合表示成一个特征函数,每个整数如果是素数就取1,不是就取0,那么g(n)就是这个特征函数与它自身的卷积。
卷积在傅立叶域里会变成乘法。
也就是说,g(n)的傅立叶变换,等于素数特征函数的傅立叶变换的平方。
所以,如果能搞清楚素数特征函数的傅立叶变换,就能搞清楚g(n)的分布。
这是一个经典的圆法思路。
哈代和李特尔伍德在上个世纪初就用这个方法得到
但这个公式只是渐近的,不是严格的。
问题出在哪里呢?
“圆法给出的是主项的估计,但馀项的控制一直无法做到足够小,根本原因在于,素数集合的傅立叶变换有太多的振荡,难以精确估计。”
但如果换一个视角呢?
不是从傅立叶域,而是从谱域出发呢?
这是他最近在研究NS方程时想到的东西。
在量子力学里,一个系统的能级分布,可以用谱理论来描述。
每个能级映射一个特征值,这些特征值的分布遵循某种规律。
如果把素数看作某个算子的特征值呢?
这个想法听起来有点疯狂,但数学史上不乏这样的先例。
黎曼猜想本质上就是在研究一个函数,黎曼ζ函数的零点分布。
那些零点,就可以看作某个算子的谱。
肖宿忽然想起去年在普林斯顿的时候,德利涅提过一句:有些数论问题,用代数几何的方法会看得更清楚。
代数几何研究的是多项式方程的解集。
如果把素数看作某些多项式方程的解,那哥德巴赫猜想就变成了关于这些解集的加法性质的问题。
。
这个视角把问题从“找素数”变成了“找集合之间的加法关系”。
肖宿盯着这个表述,脑子里忽然闪过一个念头。
在辛几何里,“拉格朗日子流形”可以用弗洛尔同调来描述。
”这件事,是不是也可以看作某种“相交”?
如果是这样,那g(n)的值,也许就和某种相交数有关。
而相交数,在合适的条件下,是拓扑不变量,也就是说,不管你怎么扰动,只要扰动的方式合适,这个数就不变。
肖宿的心跳快了一拍。
如果哥德巴赫猜想的本质是一个拓扑不变量的问题,那么它的证明,就不需要精确控制每个细节,只需要证明那个不变量不为零。
他深吸一口气,继续往下推:
“设X为所有素数构成的集合。考虑X的某种紧化或完备化,使其成为一个拓扑空间。
在这个空间上,定义一种加法结构,使得每个偶数n映射一个特定的子空间。
那么,
“如果能证明这
这个思路听起来很抽象,但数学上并非不可能。
肖宿想起自己之前研究过的顾辛流型。
那种流型的一个关键性质,就是它的弗洛尔同调在哈密顿扰动下保持不变。
如果能构造一个合适
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