你知道吗?数学研究中也能体会诗词境界。
第一重境界:“昨夜西风凋碧树,独上高楼,望尽天涯路”。
刚开始时要找到一个制高点,对整个问题形成通透的理解。卡拉比猜想既是一个几何问题,也是一个分析问题,但当时精通这两个数学分支的是两拨人,他们并不清楚对方的领域。而丘成桐看到必须将两者融合,才能发现解决之道,这也是他一直对几何与偏微分方程的关系情有独钟的原因。
随着研究的深入,丘成桐意识到解某一类非线性偏微分方程(复的蒙日-安培方程),是解决卡拉比猜想的核心。而历史上除了一维的简单情况下,没有人曾经解过复的蒙日-安培方程,而卡拉比猜想还是高维空间上的复蒙日-安培方程,难度可想而知。
第二重境界:“衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴”。
丘成桐的策略是寻求一系列的近似值,近似的程度越来越精准,直到最后能收敛至真正的解。他将整个证明拆分成四个不同的估计,分别是零阶、一阶、二阶和三阶估计。蒙日-安培方程的解是一个函数,而通过对这四个阶的估计就可以找出这个函数的界。
丘成桐因此不眠不休、废寝忘食地投入工作。
1974年他得到了三阶估计;1975年夏天,他成功导出了二阶估计;1975年秋,他在柯朗所想明白了,只要有了零阶估计和二阶估计,就可以推导出一阶估计。也就是说,整个证明只剩下最后一块拼图,那就是零阶估计了。
第三重境界:“蓦然回首,那人却在,灯火阑珊处”。
丘成桐发现到了零阶估计,他只需要证明函数不会变得太大,它的极大值不能超过某个既定的常数即可。虽然离成功仅一步之遥,但这隐藏的天花板并不好找。
1976年9月,丘成桐结婚,婚后双方父母与他们住在一起,生活上难免有些摩擦,工作反而成了他的避难所。他尽量将自己关在书房里研究卡拉比猜想,仅过去了一两个星期,零阶估计就完成了。原来最后的那几步,比预期顺利。没想到改变了一下环境,竟然灵光乍现,完成了证明。
证明卡拉比猜想后,丘成桐用一句宋词来表达自己的心境:
“落花人独立,微雨燕双飞。”
解决这个数学问题,令他对大自然有了一种新的认知:数学与自然的契合,正如雨中飞行的双燕般合二为一。
丘成桐是第一位获得菲尔兹奖的华人,是当今世界顶级的数学家,几何分析的奠基人,他的工作对现代数学与理论物理,如微分几何、偏微分方程、代数几何、代数拓扑等产生重要影响。他从小受中国传统文化滋养,对诗词意境有很深的见解。
正是这种文化熏陶下的宏大世界观,以及对真与美的深刻理解,令他取得如此非凡的成就。
来感受一下丘成桐的文学功底,这是他于2001年杭州举办国际弦论会议时所作的词与赋。
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