代数和几何不仅折磨着无数的中小学甚至大学生,它们之间扑朔迷离的关系也是上千年来数学家们的烦恼,很多著名的猜想至今仍悬而未决。看似毫不相关的两个数学分支,到底能否鹊桥相见呢?全世界的目光聚焦到了一位年轻的天才数学家身上,迷雾在辗转反侧中渐渐散开……
长久以来,数学家都试图在这两门古老学科之间架起桥梁,想要构建某种大统一理论。就在最近,一位年轻有为的数学家让这两门学科的距离缩小到前所未有。他前卫革新的几何见解不仅有望统一数学的不同分支,还可能有助于解决数论领域中最深奥的问题之一:素数之谜。数学界最高奖项菲尔兹奖(the Fields medals)颁发在即,斩获奖章对这位年轻人来说如同囊中取物。
这一状况持续到了 17 世纪,直到法国人勒内·笛卡尔(René Descartes)将代数技巧(解方程及活用抽象符号)与欧氏几何结合,破开了数字与几何间的坚冰。笛卡尔引入了坐标系的概念,即点、线、面能用坐标数值完美描述,让几何学家能够用代数方法求解几何问题。
时间推移到 1940 年,另一个法国人安德烈·韦伊(André Weil)深受数字和几何间鸿沟的折磨。 在德军占领法国前的几个月,韦伊因为拒服兵役而被拘禁于法国鲁昂外的一所监狱中。福兮祸兮,监狱中的日子让反让他收获颇丰。韦伊渴望找到代数与几何间的“罗塞塔石碑”,将一个领域内的真理转译到另一个领域。越过重重困难,韦伊发现了零星的线索。
这就涉及到了黎曼猜想(Riemann Hypothesis),一个人尽皆知的素数分布问题。人们早就觉得这个猜想应该有对应的几何解释。上世纪 30 年代,椭圆曲线已经得到代数证明。“与其弄清楚素数的分布,你可以转化为思考曲线上到底有多少个点。”来自伦敦帝国理工学院(Imperial College London)的数学家安娜•卡拉亚尼(Ana Caraiani)解释道。
战后年代,身处环境更舒适的芝加哥大学(University of Chicago),韦伊依然尝试努力解决这一素数谜题,但始终没有成功。随后,接力棒传到了亚历山大•格罗滕迪克(Alexander Grothendieck)手上, 他是二十世纪最顶尖的数学家之一,在上世纪 60 年代重新定义了代数几何学。
1987 年,舒尔茨出生在当时东德的德累斯顿,现年 30 岁,是波恩大学的教授。
他在自己的博士论文中垒起了构筑代数和几何间桥梁的第一块砖,成果发表于 2012 年,那时的他年仅 24 岁。文章中他大幅度地扩充了格罗滕迪克的几何思想,称之为状似完备几何学(perfectoid geometry)。他的研究建立在 p 进数(p-adics)的基础上,和素数紧密相连。
这个理论的关键是:在舒尔茨的状似完备几何学中,一个质数能够由与之相关的一个 p进数来表示,类似于方程中的变量,由此,几何方法得以应用到代数领域中。
今年 8 月,全球的数学家将聚集在巴西里约热内卢,参加每四年举办一次的数学界盛宴。这场盛会最受人瞩目的就是菲尔兹奖,每次都会有四名 40 岁以下的数学家被授予这最高殊荣,而这一次,有一个人成为了众望所归。
牛津大学(University of Oxford)的马库斯·杜·索托伊(Marcus du Sautoy)评论道:“假如彼得与今年菲尔兹奖失之交臂,我觉得唯一原因大概就是委员会觉得他太年轻了,还能再等个四年。”