“首先,我们需要一个空间。传统的数论研究是在整数轴上进行的,但整数轴太简单,承载不了素数的全部结构。我们需要一个高维空间,能同时编码素数的乘性信息和加性信息。”
他点开下一张ppt,上面是一个示意图:一个巨大的圆环,上面標记著无数个小点。
“这个空间叫做顾—辛特徵空间,记作x。它的构造灵感来自阿德尔环,但经过了辛几何的改造。”
然后,肖宿开始解释x的构造方法。
如何把每个素数p对应的p进数域组合起来,如何定义嵌入映射φ,如何赋予拓扑结构。
“接下来是关键的一步,”肖宿说,“我们需要在这个空间上定义一个度量,使得孪生素数对在这个度量下距离相等。”
他点开下一张ppt,上面是一个公式:
“这个权重的选择不是隨意的。哈代—李特尔伍德第二猜想给出了孪生素数对的渐近公式,其中的常数_{p>2}2)。而我们这个权重的和,恰好等於—logc。”
台下,陶哲轩眼睛一亮。
他明白了,肖宿把这个常数嵌进了度量里,让孪生素数对在这个度量下自动取相同的值。
“所以,”肖宿继续说,“对於孪生素数对,它们的关联距离p是常数。对於非孪生素数对,p会不同。”
他顿了顿,看向台下:“也就是说,孪生素数对就是那些在x中距离为常数的特殊点对。”
这句话说得很轻,但在台下引起了不小的骚动。
“他把问题转化成了几何问题,”舒尔茨低声对旁边的法尔廷斯说,“在x中寻找距离相等的点对。”
法尔廷斯点点头,没说话,但眼神很专注。
肖宿开始引入辛结构,如何在x上定义一个辛形式Ω,如何证明平移变换是辛同胚,如何构造对合变换。
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然后他讲到了那个核心概念,也就是旋转守恆量。
“在顾—辛理论中,任何辛流形都有一个旋转守恆量,类似於物理中的角动量。对於x来说,这个守恆量可以通过配分函数来计算。”
他点开一张ppt,上面是一个简单的文字描述:
“计算这个极限,需要用到素数定理和一些解析数论的工具,”。
台下,塞尔点了点头。
这个推导他刚才在德利涅给的笔记里已经看过,每一步都站得住脚。
“如果只有有限个孪生素数对,那么当n足够大时,z中不再有新项加入,求和趋於常数。於是logz趋於常数,而logn趋於无穷,所以q=—∞。”
“但另一方面,我们从素数分布的全局性质算出q=logc,这是一个有限的正数。”
“矛盾。”
“因此,假设不成立。孪生素数对必须有无穷多。”
肖宿讲完了,按流程到了提问环节。
但是三百人的报告厅里鸦雀无声。
没有人举手提问。
不是不想问,而是太多的问题涌上心头,反而不知道该从何问起。
那种感觉,就像站在一座大山脚下,仰头望去,只见云雾繚绕,不见山巔。
所有人都还在处理刚才接收到的信息的阶段,还在试图理解这个论证的含义。
沉默良久,德利涅动了。
他从座位上站起来,转过身,面对台下所有人,说了一句话:
“这是一个独特的,无与伦比的证明方法。”
声音不大,但每个人都听清了。
瞬间,报告厅里爆发出阵阵热烈的掌声。
有人在吹口哨,有人在喊“bravo”,甚至有人在用力地跺脚。
塞尔也站了起来,加入鼓掌。
舒尔茨也站了起来,法尔廷斯也站了起来,陶哲轩也站了起来,高尔斯也站了起来,哈里斯也站了起来
第一排七个数学巨匠,全部起立。
然后是第二排,第三排,整个报告厅,三百多人,全部起立。
掌声如雷,持续了一分钟,两分钟,三分钟没有人停下。
肖宿站在讲台上,看著台下起立的人群,看著那些数学界的传奇向他鼓掌,看著顾清尘眼中闪烁的泪光,看著后排年轻学生们狂热的表情。
谁也不知道他在想什么。
掌声终於慢慢平息下来。
德利涅走上讲台,示意大家安静。
然后他转向肖宿,用那种略带沙哑的声音说:
“肖,我能问一个问题吗”
肖宿点头。
“你在定义关联距离的时候,权重w的选取是关键。为什么偏偏是—log2)这个形式看起来很自然,但你是怎么想到的”
肖宿想了想,说:“因为需要求和收敛,又需要和哈代—李特尔伍德常数联繫起来,这是最合適的。”
“你为什么觉得他是最合適的呢”德利涅追问。
“这很简单就能联想到。”
德利涅沉默了一下,然后笑了