登陆注册
62019700000011

第11章 代数 分析与拓扑之间的桥梁

柏原正树(Masaki Kashiwara)

D模(D-module)的工具。D模是一种由微分方程编织而成的精巧数学结构,是广泛应用于科学领域的、最基本的数学工具之一。

发现了所有不同类型的D模,以及它们之间的关联。

构建这些D模结构的基本单元是微分方程。微分方程属于数学分析的范畴,它描述变量之间的关系,处于现代科学的核心。例如,移动物体的速度就是通过微分方程表达的,它描述了运动距离与经过的时间之间的关系。

D模使用的框架来自于数学中一个抽象得多的分支——代数。在代数中,所有细节都被剥离,只专注于所涉及的抽象结构的核心。

D模连接了分析与代数这两个数学领域,使得一个领域的研究对象和方法可以进入另一个领域。柏原正树极大地发展了D模理论,使之成为一个全新的领域——代数分析的基础。

我们知道一个方程可能有多个解。例如,方程 sin(x)=0 有 0、π、2π、kπ这一系列解。我们称方程是多值的。

另外,有些函数在一些点是没有定义的。例如函数1/x,当 x 趋近 0 时,函数值趋向于无穷大,它在 x=0 处是没有定义的。我们称这样的点为奇点。在奇点附近,方程的行为变得怪异。

如果这种多值性出现在奇点附近,而不是像sin函数一样周期性地变化,就会成为一个特殊的问题。

数学家用方程对应的单值群(monodromy group)来理解这种奇怪的行为。这种群描述当方程的解在奇点附近变化时产生的空间形状,也就是空间的拓扑结构。

在复平面上,函数log(z)在z=0处存在一个奇点。复平面上绕奇点整数圈的z,其log(z)的值都是相同的,也就是说,在复平面上,log(z)函数是多值的。如果围绕奇点构建一个如图所示的螺旋曲面,那么当z环绕奇点时,log(z)将从一个单叶分支进入另一个单叶分支,而不是回到原来的复平面,也就是说,函数变成了单值的。

线性微分方程是一种特殊类型的微分方程。任何一个线性微分方程都有着与之关联的单值群。然而,黎曼-希尔伯特问题问的是一个相反的问题:对于每一个单值群,是不是也存在一个相关联的线性微分方程,它在奇点附近的行为由单值群来描述?

包含单个变量的线性微分方程已经在二十世纪六十年代解决了。在八十年代,柏原正树找到了问题的答案。他展示了对于任意一个单值群,如何找到相关联的线性微分方程,也就是说,找到在奇点附近具有特定行为的所有线性微分方程。

这是一个突出的成果,而且,他的方法为代数分析与拓扑这两个领域搭建了一个重要的桥梁。

表示论(representation theory)。这是一种可以将抽象的代数结构描述为一种更易于理解的事物——作用于向量空间的矩阵——的方式。

表示论探索的是关于对称的问题。数学领域中最基本的问题之一是关于可能存在的所有不同类型的对称性。在物理世界,我们只会体验到几种基本类型的对称性:脸部的镜像对称,雪花的旋转对称,地板图案的平移对称,以及它们之间的组合,例如螺旋形的开瓶器。然而在更高维度,有着无穷多种可能性。表示论提出的问题是:展现一种特定类型对称性的所有不同的数学对象有哪些?

柏原正树与合作者一起,证明了表示论领域的Kazhdan-Lusztig猜想,这一问题处于分析、代数与几何的交汇处。他们的证明方法是如此聪明且出人意料,甚至连该领域的数学家都赞叹不已。之后他又与另一位数学家合作,证明了这个猜想更普遍的形式。这一证明如同一场革命,使得表示论发展成了现在的形式。

通常,许多不同的数学对象会展现出同一种特定类型的对称性,而这些数学对象会以难以理解的复杂方式彼此关联。为了表示这些数学对象之间的关系,柏原正树引入了水晶基(crystal base)的想法,使得能够利用组合数学来回答表示论中的问题。

水晶基的概念揭示了复杂数学结构(用作用于向量空间的矩阵来表示)的核心是图(graph)。水晶图(crystal graph)的顶点是基底,图的边表示这些元素是如何相互关联的。

这项工作的影响超出了数学领域。水晶基的概念在数学物理领域非常有用,它被用来证明粒子系统统计行为的公式。加州大学戴维斯分校的数学教授Anne Schilling说:“除了在表示论和统计力学方面的应用,水晶基在数论领域也产生了影响,尤其是自守形式(automorphic form)和狄利克雷级数。事实上,2013年ICERM数学研究所整个学期的课程都集中在组合表示论(combinatorial representation theory),也就是水晶基与数论的相互作用。”

2016年,他证明了之前的黎曼-希尔伯特对应(Riemann-Hilbert correspondence)的一个延伸问题。他还在搭建不同数学领域之间的桥梁,包括辛几何。

同类推荐
  • 进化的四十六亿重奏

    进化的四十六亿重奏

    从一颗星球的生命诞生之初起跑,将会见证无数文明的兴亡衰落,物种的诞生与灭亡,在数不尽的天灾地变之下,没有什么是永恒不变的,只有不停的改变自身,在逆境之中不停进化,才能成就完美的胜利。故事,将从一个小小的细胞开始……重奏普群:494981693 重奏VIP群:695413196,入群粉丝值10000
  • 棱岸幽娴

    棱岸幽娴

    距今一千年以后,各大势力崛起,明争暗斗纷争不断。十年寒窗苦读,本可以光宗耀祖,但秦棱被追夺传承之秘......
  • 觉醒之剑

    觉醒之剑

    被放逐的禁忌之子三重封印加身之力足以斩断时空之剑看王者如何强势归来
  • 快穿之游戏攻略

    快穿之游戏攻略

    身为二十一世纪新新女性的梓蝶表示,穿越什么的,已经见怪不怪了!?都要怪那个什么轩逸,如果不是他,她现在怎么会在这里!梓蝶面对着攻略人物“巨龙”不禁埋怨道。而后就被传送出游戏。“任务完成”……待续本文有结局,文章内容不只是攻略,男主还没决定,希望大家提意见。
  • 末世银狼

    末世银狼

    我叫沈云独,以前似鸽作家。但在玩保护伞公司开发的TheWalkingDead时穿越了。本意为是进来就五五开分分就刀光剑血的模式。不过我错了,但凭借伟大网文作家的匠心理念思想.....我决定去抱大腿!抱主角大腿!看紧时机立falg保准能活到最后!云独:呃...我觉得我立了这个flag应该可以活到女主死之后了吧!或许还可以活到主角打僵尸王的时候英勇牺牲!再不济,我或许还能当主角英勇牺牲后每年给他送花的那个人吧!ps:这个穿越者究竟能不能活到最后呢?我说的不算,你们拭目以待!作者@云独乘闲看你的表现咯!
热门推荐
  • 一线升机

    一线升机

    方泽的梦中有一条线,这条线以超脱了五唯的形势向方泽的大脑输入各种信息,直到有一天,当方泽面临死亡威胁的时候,一个名叫“一线升机”的系统诞生了……这个疯狂的系统,机械的执行着残酷的修练程序,从此之后,无论是强横的不可思议的荒古玄灵,还是美艳绝伦、夺天地之精华的谪仙神女,所有的修者都将沦为方泽的一线生机……书友交流群:沙发果断一群:32352660(爆满)沙发果断二群:32352666(空)沙发果断三群:42760723(空)欢迎书友的加入,畅叙故事情节,侃书交友!
  • 混迹修仙

    混迹修仙

    修真怎么混,不是要争分夺秒,不吃不睡,一心向道像个机器吗?凌度没有外挂,怎么办,混吧。
  • 花千骨之桃花飘落

    花千骨之桃花飘落

    她,他唯一的徒儿,爱他,敬他,不求爱的回报,只想做他上慈下孝的徒儿。他,既要守护苍天,又要保护她,爱她,却不敢说,不能说!终是虐恋……
  • 我的仙器是手机

    我的仙器是手机

    这里是地球,唐凯的手机软件联通了另外一个古代世界,那里就如同金庸大大笔下的小说一般,是拥有着内力这种神奇存在的,可本该兴奋的我却有些惆怅。看看地球这边灵气复苏后的飞速发展,在反观我那贫瘠的外挂世界。唐凯不由的陷入了沉默。随着修为的增强,唐凯终于知道地球灵气复苏的真相了,此刻便是真的陷入到了迷茫之中,他沉思着,自己真的是本书的主角?
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 影后每天都在凸人设

    影后每天都在凸人设

    言潇印象中第一次见到陆峪,是在H市国际电影节颁奖典礼上,他对自己说:“很荣幸能够见到你。”言潇惊,这可是影帝啊,比自己咖位还高的影帝,怎么突然给自己打招呼呢?慌乱中,言潇回了句:“荧幕上不是经常可以见的吗,虽然我存在感确实很低。”某影帝笑了笑,说到:“不一样,现在的你才是看的见摸得着的。”言潇礼貌微笑,心中腹诽:靠,小小年纪就不学好,居然第一次见面就调戏我这个大龄女青年。事实证明,言潇的想法有一半是对的,陆峪确实对言潇有那意思,但却是一直都有,从未变过。而陆峪学得是很好的,毕竟——天王,影帝,学霸,都是那个名叫陆峪的小弟弟。后来,某个学好的男青年,打着被言潇拆穿的旗号,整天围在言潇身边转,美其名曰——追妻。某影后:你追一次,我拒绝一次,你追两次,我拒绝两次……谁会想要个弟弟啊!弟弟:不就是三岁吗,那都不是事儿,爱情不分年龄段,对潇潇的喜欢,天地可鉴,日月为证。姐姐:你确定的话,这个协议签一签,咱们去领证!于是,言潇带着小红本成功住到陆峪家中,看着满房间都是陆峪的追星历程,连孩童时期都没放过,有点想离婚是怎么回事儿?
  • 青春不狂谁少年

    青春不狂谁少年

    白旭辰深情的说:“对你的爱,就像铯的同位素,变一下需5730亿年。”墨文想了一下说:“铯(Cs)是一种呈银色的软金属。它的同位素中,天然存在的铯133是一种稳定同位素,而其他铯同位素则属于放射性。”
  • 邪王宠溺:最强小兽妃

    邪王宠溺:最强小兽妃

    X市最顶级的特工居然穿越了???穿越也就罢了,可为什么别人穿越都是美女,她却是一只狐狸(精)!好吧好吧,算她倒霉!穿越到了兽界。幸好异能还在,哼!古代她也能横着走!竟然有人,啊呸,有兽说她是废物,好家伙,瞧瞧真正的废物到底是谁,殊不知她已不是以前那个胆小懦弱的她了,敢惹她,哼!不想活了啊!只是......谁特么的能告诉她,身边这只骚老虎是谁?说好的高冷呢?说好的嗜血呢?说好的不进女色嘞?为啥子都木有嘞?
  • 白头吟(宫系列)

    白头吟(宫系列)

    她说,与君长诀。她一步步诱他,却只为与君长诀。而他失去了她,变得越来越暴虐,他发誓要杀光所有和她有关联的人!这下好了,把她这缩头乌龟逼出来了。可是,依她的性子又怎么会真的心甘情愿跟着他回宫?是他一直在逼她,以前是逼着她不爱他,后来是逼着她爱他。她那样的镇定,心里已经打好了所有的算盘。她融入宫中,以她的方式留在他身边,她甚至都已经算好了,这一次她要好好地活着,活着和他白头共老。这不就是他要的吗?为什么现在他会这样的心痛?
  • 相思绝诀

    相思绝诀

    “绿杨芳草长亭路,年少抛人容易去。楼头残梦五更钟,花底离情三月雨。无情不似多情苦,一寸还成千万缕。天涯地角有穷时,只有相思无尽处。”她,被抛弃,被拾起,爱着的却一直是他;而他,背叛了她。另一个他,视她为掌上明珠,她却没有发现。泪落下,只剩滚烫的爱意,无尽的相思...