请关闭浏览器的阅读/畅读/小说模式并且关闭广告屏蔽过滤功能,避免出现内容无法显示或者段落错乱。
“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,上面标记着无数个小点。
“这个空间叫做顾—辛特征空间,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。
如何把每个素数对应的进数域组合起来,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:
关联距离ρ(,n) = 对每个不整除(—n)的素数求和ω + 如果2整除(—n)则加上ω(2)
其中权重ω = —log(1 1
(—1)2) 对于>2
“这个权重的选择不是随意的。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C就是∏_{>2}(1—1
(—1)2)。而我们这个权重的和,恰好等于 —log C。”
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,“对于孪生素数对(, +2),它们的关联距离ρ是常数。对于非孪生素数对,ρ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。
然后他讲到了那个核心概念,也就是旋转守恒量。
“在顾—辛理论中,任何辛流形都有一个旋转守恒量,类似于物理中的角动量。对于X来说,这个守恒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:
配分函数Z(N) = 对所有不超过N的素数求和 e^{—ρ(, +2)}
旋转守恒量Q = li_{N→∞} (log Z(N) log N)
“计算这个极限,需要用到素数定理和一些解析数论的工具,”肖宿说,“但最终的结果很简单:Q = log C,其中C就是孪生素数常数,约等于1.32。”
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(N)中不再有新项加入,求和趋于常数。于是log Z(N)趋于常数,而log N趋于无穷,所以Q = —∞。”
“但另一方面,我们从素数分布的全局性质算出Q = log C,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。