第21章 东京的萌芽(2/2)
他用手在复平面上比划着:“而多项式映射,比如 p(n) = n2+1,它把整条实数轴(自然数n)扭曲、拉伸之后,映射到了复平面上。这个映射是光滑的,它有特定的形状。”
接着,他做出了一个让小林老师几乎要屏住呼吸的论断:
“现在,关键点是 i 和 -i。” 哲也的粉笔重重地点在这两个点上,“因为 n2+1 = (n - i)(n + i)。i 和 -i,是这个多项式的根,是它映射的‘中心’或者说‘奇点’。”
“根据……嗯……一种几何的直觉(他可能模糊地知道一些复分析的值分布理论,但无法严格表述),一个非常数的复多项式映射,不可能将其定义域中(比如自然数集这样无穷的离散集)的‘几乎所有’点,都恰好映射到那个极其稀疏、特殊的‘素数点集’上,尤其是当这个多项式有它自己固定的‘零点’结构时。”
他努力寻找着更准确的表达:“就好像……你有一把弹性尺子(多项式映射),上面刻着均匀的刻度(自然数n)。你把它弯曲成一个固定的形状(由它的根决定)。然后,你想让尺子上无穷多个刻度点,在经过弯曲后,都精准地落在远处几个特定的、孤零零的小针尖(素数)上。这……这几乎是不可能的。尺子的弯曲形状(由i和-i决定)本身,就决定了它扫过的区域是连续的、有范围的,它必然会‘覆盖’到那些‘非素数’的、广阔的‘平原’和‘山谷’(合数区域)。”
最后,他总结道,眼神明亮:“所以,我认为,不仅仅是因为模4运算筛出了偶数因子,而是更根本的:由于多项式 n2+1 本身固有的几何结构(其根在i和-i),它必然会将无穷多个自然数n,映射到复平面上那些‘非素数’的、‘复杂’的区域,从而产生无穷多个合数。 模4的方法,只是非常精巧地捕捉到了这个必然性中,一个具体的、由素数‘2’所体现的局部现象。”
寂静。
死一般的寂静。
活动室里只剩下窗外遥远的城市噪音和每个人有些急促的呼吸声。
中森晴子怔怔地看着哲也,她完美的、建立在严密逻辑链上的证明,在这个十四岁学弟的“几何直觉”面前,突然显得像是一件……一件虽然精致,却只是描述了现象表面纹理的手工艺品。而哲也的视角,则仿佛是直接透视了现象背后那尊决定一切的“几何神像”!
小林老师的手微微颤抖着,他扶了扶眼镜,努力让自己保持平静,但内心的震撼已如海啸般汹涌。他看到的不是一个聪明的学生找到了另一种解法,他看到的是一种数学范式的跨越!
这个十四岁的少年,本能地、几乎是下意识地,运用了一种几何化的思维方式!他将一个离散的数论问题,提升到了一个连续复平面上的映射问题!他试图用多项式的整体几何性质(值分布) 和拓扑约束(映射的“扭曲”无法精确命中稀疏点集),来理解素数分布的某种必然规律!
这……这不正是远在普林斯顿的艾莎学派,那些数学巨擘们所倡导和践行的“解析拓扑动力学” 或者说 “几何化数论” 的思想雏形吗?!尽管哲也的表述还非常粗糙、不严格,充满了“直觉”、“好像”这样的词汇,但其核心的洞察方向,与塞尔伯格、外尔他们试图将ζ函数与几何空间联系起来的哲学,如出一辙!
小林老师深吸一口气,用尽可能平稳的语气问道:“志村君,你……你是从哪里学到这种思考方式的?”
哲也愣了一下,似乎才从自己的思绪中完全脱离出来,脸上露出一丝腼腆:“我……我也不知道。就是看着题目,脑子里自然就出现了复平面和那个多项式映射的‘形状’……还有,姐姐以前给我讲过一些复变函数的知识,还有《数论绘本》里提到过黎曼猜想和复平面上的零点……”
小林老师心中了然。是天赋!是一种与生俱来的、对数学结构进行几何化想象的非凡天赋!这种天赋,让他能够越过繁琐的计算和技巧,直接“看见”问题背后更深层的、联系着连续与离散的和谐结构。
“非常……非常精彩的见解,志村君。”小林老师的声音带着难以掩饰的激动,“你的想法,触及了数学中非常深刻的思想。它可能暂时无法构成一个严格的中学数学证明,但它所指出的方向,是极具启发性的。”
他转向所有部员,郑重地说:“中森同学的解法,是数学严谨性的典范,是我们必须掌握的基本功。而志村同学的思考,则向我们展示了数学想象力与直觉的威力,它能够引领我们发现更根本的规律。这两种能力,对于真正的数学探索,缺一不可。”
活动在一种复杂的氛围中结束。中森晴子看向哲也的目光,少了几分前辈的优越感,多了几分审视与好奇。而其他部员,则仿佛刚刚目睹了一场不可思议的魔法。
小林老师独自留在活动室,望着黑板上那并置的两种解答——一边是精致完美的模运算逻辑链,另一边是那个略显稚嫩却气势恢宏的复平面草图。窗外,东京的夕阳为城市镀上一层金色,远处工地的塔吊如同巨大的金属森林,象征着新生与重建。
他知道,他今天见证的,可能不仅仅是一个数学天才的灵光一闪。他看到的,是一颗在东方的土地上,以一种独特方式悄然萌发的种子。这颗种子所蕴含的几何化直觉,与太平洋彼岸那个庞大而辉煌的艾莎学派,存在着某种遥远的、却本质上的共鸣。这个名为志村哲也的少年,他的未来,或许将不仅仅是在竞赛中取得优胜,而是有可能,以一种现在无人能预料的方式,参与到那场关于数学宇宙最深层和谐性的、伟大的探索中去。
零点的未尽之路,其光芒不仅照耀着普林斯顿的殿堂,也在这间东京高中的普通活动室里,在一个十四岁少年未经雕琢却无比纯粹的洞察中,投下了一缕充满希望的曙光。
(第三卷中篇 第二十一章 终)