一張海報背後的「掃地神僧」:82歲北京大學老教授證明黎曼猜想

2020-11-23 騰訊網

學術圈向來是冷靜的,因為這個圈子裡有的是精英。既然是精英,早已經見過很多世面,也早已經練就了笑看風雲的本事。

這是一個有點佛系的圈子,遠遠看去,猶如一片寧靜的深海。

什麼東西才可以在這片海面激起滔天的巨浪?

那就是:黎曼猜想。

2018年10月的一天,矽谷動力君發現在學術圈出現了一張海報,海報圖片看起來是直接寫在白紙上的,顯得樸素無華——這張海報上沒有北京大學的圖片或者中科院的LOGO相襯託,但沒有人懷疑它對人的震撼力。整張海報有一種《天龍八部》掃地神僧出場的感覺,因為海報上面的文字充滿了「慈悲的殺氣」。

上面寫著「……從而證明了黎曼猜想」。

如果這只是江湖上某個無名小卒的聲明,那也不會引起高冷學術圈的強烈震動。但這次十分不同,因為宣布證明黎曼猜想的人身份非同一般,他叫李忠,一個82歲的北京大學退休數學教授。

據矽谷動力君了解, 李忠教授出生於1936年,1960年的時候畢業於北京大學數學力學系。他長期擔任北京大學數學科學學院教授、博士生導師,他曾任北京大學數學系主任……

北大的數學水平非常之高,曾經培養出惲之瑋與張偉等青年數學家,所以在北京大學證明黎曼猜想,其實是非常可能的。因為就在幾年前,北大的畢業生張益唐就差點證明了「孿生素數猜想」。

那是北大,藏龍臥虎的地方。

李忠教授的學術師承

李忠教授為什麼想要證明黎曼猜想,也許這還得從他的老師說起。

從學緣上來說,李忠是北京大學數學系閔嗣鶴的學生。閔嗣鶴是數論學家,有《數論的方法》等書籍傳世。

在徐遲的《哥德巴赫猜想》中,也多次寫到閔嗣鶴。其中有一處,徐遲這樣寫道:「閔嗣鶴老師給他(陳景潤)細心地閱讀了論文原稿。檢查了又檢查,核對了又核對。肯定了,他的證明是正確的,靠得住的。他給陳景潤說,去年人家證明(1+3)是用了大型的,高速的電子計算機。而你證明(1+2)卻完全靠你自己運算。難怪論文寫得長了。太長了,建議他加以簡化。」

那麼,這個指導陳景潤做數論研究的閔嗣鶴為什麼那麼牛呢?

原來,早在抗戰期間,閔嗣鶴就在西南聯大數學系工作,後來出國在英國的牛津大學獲得博士學位。因此,閔嗣鶴其實是與華羅庚同輩的數論學家,在中國數學家有很高的學術地位。閔嗣鶴在數論上帶出來的學生有潘承彪等著名學者。潘承彪不但自己在哥德巴赫猜想上有傑出貢獻,而且潘承彪是張益唐的碩士論文導師。

所以,這樣算起來張益唐是閔嗣鶴的「徒孫」輩的數學大師。閔嗣鶴的學生們對黎曼猜想情有獨鍾,張益唐在孿生素數猜想上取得重要進展後也曾經透露「自己也在研究黎曼猜想」。

因此,在北京大學期間的閔嗣鶴曾經指導李忠做研究,1973年,閔嗣鶴去世了。

1989年李忠與同門師兄弟們寫了一篇介紹閔嗣鶴生平事跡的文章以紀念老師。

海報中的Reich定理是什麼?

在這張關於黎曼猜想的海報中,提到了Reich定理是證明黎曼猜想的關鍵,那麼這個Reich定理又是什麼呢?

這個定理與複分析中的擬共形映射有關。

什麼是複分析呢?複分析簡單地說就是研究複平面之間的映射,所謂共形映射是其中的一種重要映射,在這種映射下,圖形(局部)的樣子不會改變,但面積會有所改變。共形映射的好處是把圓映射為圓,保持圓的形狀。李忠教授出版過《複分析導引》等專著,他是一個複分析的專家。

那麼,什麼是擬共形映射呢?擬共形映射可以把矩形映射為矩形,但是卻只能把圓變成橢圓。關於擬共形映射的具體數學細節,大家可以參考李忠教授或者顧險峰教授的相關專著。據丘成桐先生與顧險峰教授在計算共形幾何中的研究工作,我們知道擬共形映射對應的是一個Beltrami方程。

而據矽谷動力君了解,黎曼猜想所涉及的黎曼函數是整個複平面上的亞純函數。如果扣掉S=1的那個點,那麼黎曼函數就是一個複平面上的全純函數。黎曼猜想提出的問題如下:對於這樣一個亞純函數的非平凡零點,為什麼全部在S=1/2這個直線上呢?

在試圖解決這個問題的過程中,李忠教授用了擬共形映射的數學方法。在1989年的時候,他還因為這個研究得到過國家自然科學三等獎。

那麼,什麼是Reich定理呢?

據矽谷動力君考證,早在1974年,數學家Reich發表了擬共形映射方面的多篇論文,這些論文中提出的Reich定理被李忠教授認為對解決黎曼猜想有效。雖然目前相關的學術講座還沒有召開,但看得出來,這個Reich定理可能是解決黎曼猜想的一個正確的前進方向。

前不久,著名數學家阿蒂亞(89歲)也宣布證明了黎曼猜想,結果後來大家發現阿蒂亞的證明缺乏細節。現在,李忠教授出面來證明黎曼猜想,而且看起來很有可能真的解決這個世紀難題。

黎曼猜想這個事情與網際網路密碼安全有關係嗎?

黎曼猜想是現代數學中最著名難題之一。在1959年的時候,黎曼為了評選德國科學院的院士提出了這個問題。這個猜想其實可以告訴我們在某個數附近素數的近似密度。

黎曼猜想與素數有關,由於網際網路一般使用RSA公鑰密碼體系,而RSA基於的是大整數的素數分解,所以很多人覺得一旦黎曼猜想被證明,那麼網際網路也都不安全了。

其實網際網路所使用的RSA公鑰密碼體系是在1970年代末提出來的,而在這之後,大家一般都默認黎曼猜想是成立的。所以黎曼猜想的成立這個事實不會對破解RSA加密算法有什麼影響。但是,不可排除的是,如果黎曼猜想的證明過程真的用到了新的數學工具,那麼這個新數學工具確實可能對RSA公鑰密碼體系造成衝擊。

而至於新一代的網際網路「區塊鏈」與黎曼猜想的關係,矽谷動力君也可以稍微談一下。其實在區塊鏈上用的密碼算法有兩個:哈希函數和數字籤名。哈希函數用的是二進位,基本上和素數沒有什麼關係。而數字籤名使用的是橢圓曲線密碼學,這部分與大整數的素數分解也沒有關係,所以區塊鏈和黎曼猜想沒有直接的聯繫,相對來說則更加安全一些。

而且,目前沒有任何一種網際網路加密方式是以黎曼猜想的不成立為前提,大家其實都已經默認黎曼猜想是成立的。

因此,即使李忠教授成功證明黎曼猜想,我們也不用擔心網際網路密碼的安全性。

(文/軒中)

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