书城现实数学大帝
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第399章 千禧年七猜想之三:佩雷尔曼破解庞家莱猜想

佩雷尔曼的生活已经有了很大的变化,他对周围其他的事情没有一般人那么多的期待。仅仅是一般般的观赏。

在他的脑中,只对庞加莱提出的拓扑学问题有了兴趣。

佩雷尔曼生活很简单,一切收入来源除了自己有一丁点的薪水以外,就是自己的母亲养活自己了。

佩雷尔曼知道,当心俄罗斯的生活没有了太多的其他希望,大家过的都不景气,经济也差,机会也少。如果工作找的不合适,那么一生几乎就要穷困潦倒了。

佩雷尔曼自从爱上数学和物理之后,哪里对其他的事情抱有大的兴趣。

此刻是对庞加莱猜想兴趣最大,庞加莱猜想就是:“任何一个单连通的,闭的三维流形一定同胚于一个三维的球面。”

简单的说,一个闭的三维流形就是一个有边界的三维空间;单连通就是这个空间中每条封闭的曲线都可以连续的收缩成一点,或者说在一个封闭的三维空间,假如每条封闭的曲线都能收缩成一点,这个空间就一定是一个三维球面。

后来,这个猜想被推广至三维以上空间,被称为“高维庞加莱猜想”。

庞加莱猜想是一个拓扑学中带有基本意义的命题,将有助于人类更好地研究三维空间,其带来的结果将会加深人们对流形性质的认识。

庞加莱一开始以为自己已经证明出来了,但没多久,发现其中有错误。

英国数学家怀特海也去证明了,也有错误,但是却发现了怀特海流形。这是三维流形的一些有趣的特例。

帕帕奇拉克普罗斯也想证明,发现了“迪恩引理”。对于庞加莱的猜想,他始终没有证明出来。

庞加莱猜想没有证明出,发展出低维拓扑学。作为几何拓扑学的基础学科,它又无法被绕过去。

斯梅尔说:“如果三维的庞加莱猜想难以解决,高维的会不会容易些呢?”

1961年的夏天,在基辅的非线性振动会议上,斯梅尔公布了自己对庞加莱猜想的五维空间和五维以上的证明,立时引起轰动。斯梅尔由此获得1966年菲尔茨奖。

1983年,美国数学家福里德曼(Freedman)将证明又向前推动了一步。在唐纳森工作的基础上,他证出了四维空间中的庞加莱猜想,并因此获得菲尔茨奖。但是,再向前推进的工作,又停滞了。

拓扑学的方法研究三维庞加莱猜想没有进展,有人开始想到了其他的工具。瑟斯顿(Thruston)就是其中之一。他引入了几何结构的方法对三维流形进行切割,并因此获得了1983年的菲尔茨奖。

1972年,丘成桐和李伟光合作,发展出了一套用非线性微分方程的方法研究几何结构的理论。丘成桐用这种方法证明了卡拉比猜想,并因此获得菲尔茨奖。

1979年,汉密尔顿在做Ricci流。丘成桐说,“于是我跟他讲,可以用这个结果来证明庞加莱猜想,以及三维空间的大问题。”

Ricci流是以意大利数学家里奇(Gregorio Ricci)命名的一个方程。用它可以完成一系列的拓扑手术,构造几何结构,把不规则的流形变成规则的流形,从而解决三维的庞加莱猜想。看到这个方程的重要性后,丘成桐立即让跟随自己的几个学生跟着汉密尔顿研究Ricci流。

在使用Ricci流进行空间变换时,到后来,总会出现无法控制走向的点。这些点,叫做奇点。如何掌握它们的动向,是证明三维庞加莱猜想的关键。

在借鉴了丘成桐和李伟光在非线性微分方程上的工作后,1993年,汉密尔顿发表了一篇关于理解奇点的重要论文。

便在此时,丘成桐隐隐感觉到,解决庞加莱猜想的那一刻,就要到来了。

格里戈里·佩雷尔曼在花了8年时间研究这个足有一个世纪的数学难题后,在2002年11月和2003年7月之间,将3份关键论文的手稿粘贴到专门刊登数学和物理预印本论文的网站上,并用电邮通知了几位数学家,声称自己证明了几何化猜想。

到2005年10月,数位专家宣布验证了该证明,一致的赞成意见几乎已经达成。“如果有人对我解决这个问题的方法感兴趣,都在那儿呢—让他们去看吧。”

佩雷尔曼说,“我已经发表了我所有的算法,我能提供给公众的就是这些了。”

佩雷尔曼使用了物理学中熵的概念去解决这个猜想。