近日,中國科學技術大學“千人計劃”陳秀雄教授、孫崧博士和英國數(shù)學家、菲爾茲獎得主唐納森合作,成功解決了第一陳類為正時的“丘成桐猜想”。相關研究成果以三篇系列論文發(fā)表在《美國數(shù)學會雜志》上。
為了解釋萬有引力的本質,愛因斯坦于1916年創(chuàng)立廣義相對論,并試圖用一個二階非線性偏微分方程組來度量引力場,也就是有名的“卡勒—愛因斯坦度量”。后來的物理學家進一步發(fā)展出“弦”理論,在弦論里,我們的宇宙是十維的時空,即通常的四維時空,和一個很小的六維空間,而這些復雜的高維空間必須是“卡勒—愛因斯坦度量”。
在探索高維空間的過程中,1954年意大利著名幾何學家卡拉比提出了一個偉大猜想:復雜的高維空間是由多個簡單的多維空間“粘”在一起,因為簡單的多維空間目前有成熟的數(shù)學工具能夠進行解析,如果高維空間能夠拆解,也就意味著高維空間可通過一些簡單的幾何模型拼裝得到。這就是著名的“卡拉比猜想”——關于復幾何領域高維空間的單值化的猜想,同時這也是求證高維空間上“卡勒-愛因斯坦度量”存在的猜想。
“卡拉比猜想”按照第一陳類分為負、零、正三種情況。直到二十多年后,丘成桐才攻克了第一陳類為負和零的“卡拉比猜想”,并因此獲得1982年“菲爾茲”獎。
數(shù)學家們的長期工作顯示,關于卡比拉猜想中第一陳類為正的高維空間只有在滿足特定條件下,“卡勒-愛因斯坦度量”才有可能存在。丘成桐提出猜想,認為可將第一陳類為正的高維空間上的卡勒-愛因斯坦度量的存在性問題轉化為代數(shù)幾何的穩(wěn)定性問題。這被認為是“復幾何領域自卡拉比猜想解決后最重要的問題”。
在該系列論文中,研究人員給出了卡勒-愛因斯坦度量的存在性之丘成桐猜想的完整證明。根據(jù)唐納森教授2008年提出的研究綱領,結合微分幾何、代數(shù)幾何、多復變函數(shù)、度量幾何等多個數(shù)學分支的方法,經(jīng)過多種方法創(chuàng)新,他們終于最終解決了第一陳類為正時的“丘成桐猜想”。
審稿人評價說:“研究結果是突破性的,它不僅解決了一個基本性的問題,同時還發(fā)展了許多新穎有力的工具,揭示了卡勒幾何、代數(shù)幾何和偏微分方程之間的深刻聯(lián)系。”
