《學霸的征途是星辰大海》第645章 霍奇猜想(1)

作者:見習人類觀察員·1小時前

什麼是霍奇猜想?

用一個不那麼精確的比喻來說明。

想象一個由無數房間構成的複雜高維迷宮(射影複流形)。數學家有兩種方式來理解這個迷宮的結構。

第一種,是拓撲的方式。不必關心每個房間的具體形狀,只需要透過測量迷宮中一些無法被填滿的洞,來描繪其整體形態。比如一個甜甜圈有一個洞,一個籃球沒有洞。這些“洞“的數學描述,經過一系列複雜操作後,就形成了所謂的“霍奇類“。它像是一種幾何的“指紋“,告訴你這個迷宮大概長什麼樣。

第二種,是代數的方式。用最簡單的、由多項式方程定義的幾何圖形(代數閉鏈),比如直線、平面、拋物面等,作為“磚塊“,去嘗試搭建這個迷宮。

而霍奇猜想的核心論斷是:所有用第一種“拓撲“方法測量出的“幾何指紋“(霍奇類),都可以用第二種“代數“方法的“磚塊“(代數閉鏈)拼湊出來。

換句話說,凡是你能“感知“到的幾何結構,必能被“構造“出來。

……

套用到徐辰的問題上,就是這樣:

D方程代表的等離子體系統,在複流形上表現為一個極其複雜的拓撲物件。它的穩定性結構,是透過霍奇類這種“幾何指紋“來刻畫的。但指紋只是感知,不是實體。

徐辰需要做的,就是證明這個霍奇類能被代數閉鏈構造出來——也就是說,這種複雜的拓撲結構,必然對應某個具體的、由多項式方程定義的幾何實體。

而一旦這個實體被構造出來,它就能被精確地投影回三維實空間,成為李雅普諾夫泛函的數學骨架。

簡單說:霍奇猜想為真 → 等離子體的所有穩定模式都有對應的代數實現 → 李雅普諾夫泛函必然存在 → 可控核聚變從“機率穩定“變成“數學保證“。

(ps:方法為虛構。)

……

這個猜想,是英國數學家威廉·霍奇在1950年的國際數學家大會上提出的。

大眾對霍奇這個名字或許感到陌生,畢竟他生於1903年,活躍的年代連菲爾茲獎都才剛剛誕生。但這並不妨礙他在當時的數學界封神。

他幾乎包攬了同時期歐洲所有重量級學術榮譽,包括皇家學會最高榮譽科普利獎章、皇家獎章、德摩根獎章、亞當斯獎,以及1959年的爵士封號。

而霍奇最著名的學生,正是日後統一了分析與拓撲兩大領域的邁克爾·阿蒂亞爵士——菲爾茲獎與阿貝爾獎的雙料得主。

如果你對阿蒂亞也感到陌生,也沒關係,因為你大機率知道威藤。

兩人在量子場論領域多次聯手,上演了“阿蒂亞搭框架,威滕出奇跡”的佳話。

1990年,威滕更是成為史上唯一一位斬獲菲爾茲獎的物理學家!而這背後最大的推手,正是時任國際數學聯盟主席的阿蒂亞本人。當年,甚至是由阿蒂亞親自為威滕撰寫的領獎致辭。

……

回到霍奇猜想本身。

最初,數學界並非沒有看到過曙光。

早在1924年,所羅門·萊夫謝茨就證明了萊夫謝茨 (1,1) 類定理——它比猜想本身還早二十多年,併成為霍奇提出猜想時的重要動機。這個定理順手解決了低維情況:霍奇猜想在曲線和曲面(即一維和二維情形)下是成立的。至少,這個猜想在低維情況下不是假的。數學界看到了一線希望。

但隨後的進展,幾乎陷入了停滯。

面對這座久攻不下的堡壘,數學家們的老毛病犯了——既然在原定的範圍裡找不到突破口,那不如把它“推廣“一下試試?

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……

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