奏响Ricci flow的华丽乐章,深切缅怀Richard Hamilton

学术   2024-10-09 00:01   安徽  



作者:王元光 北京机电工程研究所
























2024年9月30日我在B站上偶然看到播出的央视田薇采访来中国参加2024国际基础科学大会的Richard Hamilton的视频,但是标题赫然是“深切缅怀”,这让我非常震惊。我虽然没有见过Hamilton本人,但是因为经常上美国纽约大学石溪分校顾险峰教授的计算共形几何课,常听顾老师在课堂上提起Hamilton对于几何分析与偏微分方程方面的贡献,因此,我对他并不陌生。

Hamilton最被人熟知的工作是在1982年在刊物“Journal of Differential Geometry”提出了positive Ricci flow在三维流形的应用范例,从而拉开了Ricci flow在数学和工业界被广泛应用的序幕。

Hamilton所创立的Ricci flow理论最被人称道的贡献则是被应用在庞加莱猜想的证明中,并且最终完成了猜想的证明。实际上,庞加莱猜想自提出之日就广泛受到数学家的关注,这个猜想的内容很容易理解,但证明过程一百年来并没有实质性的进展。而师从Hamilton的俄罗斯数学家佩雷尔曼,根据他在Hamilton那里所学到的Ricci flow的思想,创造性地利用类李-丘成桐估计,成功地处理了在流动过程中的三维流形blow-up的问题,因此最终证明了久负盛名的庞加莱猜想。

非常幸运的是Ricci flow在二维流形(即曲面)上不会出现退化的情况,并且由于Ricci curvature是几何的内蕴属性,在Ricci flow的流动过程中,可以使得初始曲面的条纹与目标曲面条纹保持共形关系,这使得Ricci flow在计算机图形学上获得了广泛的应用。由于工作上的缘故,我对于Ricci flow也算是略有了解,我在前阶段开展的双曲Ricci flow针对高亏格二维流形的参数化工作也算是一个具体的应用场景。可见卓越数学家的创造多么深远地影响地本领域的工作,并且外溢到了外围的工业界。Hamilton以他所提出的Ricci flow理论让计算机图形学、几何建模等科研人员都拥有了崭新的武器。我最佩服Hamilton的一点是他对不同领域间内在联系的深刻洞察能力,他从物理中的流动与传热现象中获得灵感,并且将其引入到数学中,这一点与规范场与纤维从理论之间的联系有着异曲同工之妙,因此,这也是数学和物理相互联系,相互影响的一段佳话。

了解了这么多Hamilton对数学界的贡献,也让我很自然地对Hamilton平添了几分好感,我就很想了解究竟是怎么样的人生经历能让Hamilton有如此丰富而深刻的创造力。

Hamilton于1943年出生在美国辛辛那提。他的父亲是一名外科医生,在太平洋战争期间成为一名海军外科医生,并在战争期间驻扎在英国的朴茨茅斯。他的母亲则照顾Hamilton和比他大一岁的哥哥比利,直到父亲回家。Hamilton在Lotspeich小学接受了优质的教育。在四年级时,出于好奇,他去了图书馆借了一本关于初级代数的书。一个月内,他自学完了第一年的代数,然后又借了第二年代数的书。16岁时他和哥哥一起进入了耶鲁大学。最让他感兴趣的是古希腊语课程,在那里他和哥哥阅读了古代悲剧、喜剧和伟大的演说家们的作品。在普林斯顿,Hamilton完成了研究生学习,并在1966年完成了关于黎曼曲面的论文。Hamilton的第一份学术职位是在康奈尔大学,在那里,通过了解到Jim Eells Jr所做的第一次使用非线性抛物流来解决几何中的椭圆方程的工作(即调和映射流),激发了他自己创造Ricci flow的灵感。从上世纪七十年代开始,Hamilton对于Ricci flow的思想逐渐成熟,为这座大厦建立了坚实的地基。

我们从Hamilton成长的轨迹可以发现遵从自己的本心的研究兴趣才是引领科研创造的不竭的动力源泉,一代大师Hamilton给我们树立了良好的风范和榜样。

我们伟大祖国有着五千年的辉煌历史,我们也理应对人类做出更大的贡献。自新世纪以来,重视基础数学的研究在我国学术界已经形成共识,并蔚然成风。相信不久之后,在华夏大地上也会产生出类似于Ricci flow的世界级的研究成果。

王元光:1979年7月17日出生于内蒙古兴安盟,现工作于北京机电工程研究所,从北航博士毕业伊始,一直从事产品的设计与计算工作,在《航空动力学报》,《空气动力学学报》,《北航学报》,《宇航学报》以及SCI期刊《Aerospace Science and Technology》上发表过多篇文章,也涉足计算共形几何领域的研究工作,在《大学物理》上发表过《永远的高峰一一追忆梁灿彬老师》,在《蔻享学术》上发表《桃李无言,下自成蹊一一纪念陈省身先生逝世二十周年》。



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