第24章 渐近拓扑的起点(1/2)
1983年的北京,冬日的寒风卷过科学会堂宽阔的台阶,裹挟着沙尘,拍打着厚重的玻璃窗。堂内讲座后的喧嚣已渐渐散去,留下一种混合着粉笔灰、旧暖气片和无数激烈思考后残留的智力荷尔蒙的气息。人群如潮水般退去,唯有陈景润 仍坐在前排靠过道的位置,一动不动,像一尊凝固的雕塑。他的膝上摊开着一本厚厚的、页角卷曲的笔记本,手指紧紧按着其中一页,指节因用力而泛白。那页纸上画着一个复杂的示意图:一串由简单到复杂的曲线,象征着伴随偶数N增大的“陈素集簇”_N的序列,旁边密密麻麻地写满了关于亏格、贝蒂数、相交形式的猜想和零星计算。
刚才的报告人,是正值盛年、因解决卡拉比猜想和正质量定理而名震天下的丘成桐。他讲述的是微分几何中的非线性方程如何用于刻画空间的几何与拓扑,充满了几何分析学派那种从偏微分方程硬解出几何结构的、强悍而精准的力量感。讲座的内容对陈景润来说,大多如同天书,但其中关于几何流形随参数演化的思想,却像一道强烈的闪电,击中了他心中盘桓数年、却始终无法清晰表述的那个模糊而巨大的念头。
他看到丘成桐正被几位热情的年轻学生围着提问,便耐心地等着,心脏却在胸腔里沉重地擂动。终于,人群散尽,丘成桐收拾好讲稿,一抬头,看见了静静站在不远处的陈景润。他立刻认出了这位以哥德巴赫猜想“1+2”证明闻名于世的学长,脸上露出尊敬而温和的笑容,快步走上前。
“景润兄,好久不见。”丘成桐热情地伸出手。
陈景润用力握了握他的手,嘴唇动了动,似乎想寒暄,但那股压抑已久的、关于数学本质的强烈困惑与渴望,如同决堤的洪水,冲垮了所有社交辞令。他直接翻开笔记本,指向那个序列图,声音因激动而带着微不可察的颤抖,开门见山地问:
“成桐,我……我有一个问题。一个几何问题。”他省略了所有背景,直指核心,“考虑一个依赖自然数参数N的、代数簇的序列,比如,{_N}。当参数N 趋向于无穷大时,这个序列的极限形态是什么?不是数值的极限,是整个几何形状的、拓扑结构的‘渐近行为’!我们能否……能否像研究函数序列的极限一样,定义一种几何序列的‘收敛’?能否用你研究的那些……微分方程,比如里奇流,来刻画这种‘流形的动力学演化’? 当N→∞时,这个序列的‘终极形状’会不会满足某种极值的几何性质?比如……比如某种意义下的‘均匀分布’或者‘最大熵’状态?”
他一口气说完,胸膛微微起伏,灼热的目光紧紧盯着丘成桐,像一个在沙漠中跋涉了太久、终于看到一丝水源迹象的旅人,等待着对方的判决。
丘成桐脸上的笑容收敛了,取而代之的是一种极度专注的、猎人发现珍贵猎物踪迹时的锐利神情。他没有立刻回答,而是接过陈景润的笔记本,仔细地看着那个草图和陈景润在旁边写下的、关于_N可能拓扑不变量随N增长的零星猜测。他是几何分析的大师,最擅长的就是用分析的利器(微分方程)去攻克几何与拓扑的难题。陈景润这个看似突兀的问题,瞬间在他脑海中点燃了一连串的联想和洞察。
“流形序列的渐近形态……几何的动力学……”丘成桐喃喃自语,眼中闪烁着发现新数学大陆般的兴奋光芒,“景润兄,你这个问题……提得太好了!太深刻了!”
他抬起头,目光仿佛已穿透了屋顶,看到了一个全新的数学疆域:“这不是一个简单的推广,这是一个范式的转变!我们以前研究几何,多是静态的:研究一个固定的流形,它的拓扑、它的曲率、它的上同调。但你提出的,是动态的几何学!是研究一族流形,在某个参数(尤其是趋于无穷的参数)驱动下的‘演化行为’!”
他开始在空白的黑板上飞快地画着示意图,语气越来越兴奋:“我们需要定义一种新的‘收敛’模式——不是点态收敛,也不是切丛收敛,而是一种刻画整体拓扑或几何特征‘分布规律’的弱收敛!比如,我们可以考虑贝蒂数序列 {b_i(_N)} 的渐近增长性,或者特征标(如果存在群作用)的渐近分布,甚至更精细的,研究上同调环的杯积结构在N→∞时的‘极限代数’!”
“至于微分方程,”丘成桐的笔重重地点在黑板上,“里奇流 或许是一个强大的工具!我们可以设想,每个_N 是否可以视为某个‘几何流’在某个‘时间’N 的切片?这个流在N→∞时的极限,很可能对应一个具有特殊几何性质(如常曲率)的‘平衡态’流形!或者,更一般地,我们需要发展一套研究参数族流形上某些几何泛函(如数量曲率积分、特征值)的变分理论,来刻画这种渐近行为!”
他越说越激动,仿佛已经看到了一个崭新的学科在眼前展开:“这不仅仅是解决某个特定问题,景润兄!你这是在开创一个可能被称为‘渐近拓扑学’(Asyptotic ology) 或‘几何动力系统’(Geotriaical Systes) 的全新领域!它的核心是研究复杂几何结构在参数趋于极限时的‘宏观统计规律’或‘稳定性态’!这不仅有深刻的理论意义,更可能应用于数学物理中遇到的各种无穷维极限、甚至计算机科学中的复杂网络演化!”
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