內(nèi)容如下:撰文|達(dá)維德·卡斯泰爾韋基(DavideCastelvecchi)編譯|吳非2012年的一天,日本數(shù)學(xué)家望月新一(ShinichiMochizuki)將4篇論文掛到了他的網(wǎng)站上。這些論文的總篇幅超過(guò)了600頁(yè),望月新一在論文中宣稱,他解決了ABC猜想——當(dāng)今數(shù)學(xué)界最大的難題之一。然而,論文公開(kāi)后,在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),能讀懂這篇論文的數(shù)學(xué)家寥寥無(wú)幾。望月新一的證明,也成了數(shù)學(xué)界的一樁懸案。

4月3日,望月新一在京都大學(xué)數(shù)理解析研究所的兩位同事召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì)宣布,望月新一關(guān)于ABC猜想的證明終于被學(xué)術(shù)期刊接收、即將正式發(fā)表。接收這些論文的期刊是《數(shù)理解析研究所公刊》(PRIMS)——正如期刊名字所揭示的那樣,這個(gè)學(xué)術(shù)期刊的主辦單位正是望月新一任職的京都大學(xué),而該期刊的主編,正是望月新一本人。
盡管爭(zhēng)議依舊,但論文被接收就意味著,這個(gè)漫長(zhǎng)(時(shí)間和篇幅雙重意義上)的ABC猜想證明,終于進(jìn)入了一個(gè)全新的階段。接下來(lái),望月新一的證明將接受更多同行的評(píng)判。
出席發(fā)布會(huì)的,是望月新一的兩位同事——柏原正樹(shù)(Masaki Kashiwara)和玉川安騎男(Akio Tamagawa)。而這些年來(lái)始終不愿接受媒體采訪的望月新一,此次依舊沒(méi)有現(xiàn)身發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)?!斑@篇論文將產(chǎn)生很大的影響,”柏原正樹(shù)在發(fā)布會(huì)上說(shuō),論文被接收后,望月新一終于松了一口氣。
30多年的猜想

望月新一試圖解決的ABC猜想,是一個(gè)有著超過(guò)30年歷史的數(shù)論難題。這個(gè)猜想揭示了整數(shù)加法與乘法之間的深刻聯(lián)系。每個(gè)正整數(shù)都能唯一地表達(dá)為質(zhì)數(shù)的乘積?,F(xiàn)在,a、b、c是3個(gè)正整數(shù),其中a + b = c。如果a和b能分解為許多小的質(zhì)數(shù),那么c就只能分解為寥寥可數(shù)的幾個(gè)大質(zhì)數(shù)。
這個(gè)想法首先是由法國(guó)數(shù)學(xué)家約瑟夫·厄斯特勒(Joseph Oesterlé)在1985年的一次演講中提出的。厄斯特勒當(dāng)時(shí)只是隨口一提,但在場(chǎng)的瑞士數(shù)學(xué)家戴維·馬瑟(David Masser)意識(shí)到,這個(gè)猜想可能非常重要,于是開(kāi)始宣傳它的一種推廣形式。因此,ABC猜想也被稱作厄斯特勒-馬瑟猜想。
數(shù)年后,哈佛大學(xué)的數(shù)學(xué)家諾姆·埃爾奇斯(Noam Elkies)意識(shí)到,如果ABC猜想是正確的,它將會(huì)對(duì)整數(shù)方程研究領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響——對(duì)ABC猜想的證明會(huì)一下子解決一長(zhǎng)串著名的未解丟番圖方程。
如果得到證實(shí),這將會(huì)成為本世紀(jì)內(nèi)最驚人的數(shù)學(xué)成就之一,也會(huì)在整數(shù)方程的研究中掀起一場(chǎng)徹底的變革?;贏BC猜想,還可能出現(xiàn)一種用于證明費(fèi)馬大定理的全新方法。
苦戰(zhàn)十年
1994年,在普林斯頓大學(xué)取得博士學(xué)位的望月新一回到日本,任職于數(shù)理解析研究所。此后幾年,他的一系列工作取得了國(guó)際聲譽(yù)。但到了21世紀(jì)初,望月新一卻將自己“封閉”在研究所內(nèi),不再參加國(guó)際會(huì)議,甚至很少離開(kāi)京都。其他數(shù)學(xué)家知道,他的最終目標(biāo),就是ABC猜想。
2012年8月30日,望月新一在網(wǎng)上公開(kāi)了自己的證明。不過(guò),他沒(méi)有選擇預(yù)印本網(wǎng)站,而是將論文悄悄地發(fā)在了數(shù)學(xué)科學(xué)研究所的網(wǎng)站上。這4篇論文不僅篇幅驚人,內(nèi)容也令其他數(shù)學(xué)家頭疼不已——其中一些數(shù)學(xué)概念是他完全不熟悉的。望月新一在描述一些全新理論時(shí),會(huì)使用令人震驚的、幾乎是以救世主自居的語(yǔ)言,他甚至將他創(chuàng)造的這個(gè)領(lǐng)域稱為“宇宙際幾何”。
美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的數(shù)論學(xué)家喬丹·埃倫伯格(Jordan Ellenberg)這樣評(píng)價(jià)望月新一的論文:“就像是在讀來(lái)自未來(lái)或外太空的論文。”
直到兩年后,英國(guó)諾丁漢大學(xué)的伊萬(wàn)·費(fèi)先科(Ivan Fesenko)才告訴望月新一,他看懂了這些證明,并且驗(yàn)證了其正確性。但對(duì)于絕大多數(shù)數(shù)學(xué)家來(lái)說(shuō),這些論文依舊是“天書(shū)”,望月新一的猜想一度陷入了僵局。
一方面,他從不出國(guó)參加國(guó)際會(huì)議,即使是論文公開(kāi)后受到演講邀請(qǐng),他也依舊拒絕了。另一方面,由于論文即使是在其他數(shù)學(xué)家看來(lái)也如同天書(shū),同行往往不太愿意去研究他的論文,更不用說(shuō)真正驗(yàn)證其正確與否。因此,在此后幾年間,盡管望月新一的一些同事表示證明是正確的,但他的研究沒(méi)有得到更多同行的認(rèn)可。就連望月新一的博士導(dǎo)師格爾德·法爾廷斯(Gerd Faltings)也公開(kāi)批評(píng)他“沒(méi)有將想法更加清晰地表達(dá)出來(lái)”。
缺陷無(wú)法修復(fù)?
2017年12月,日本《朝日新聞》報(bào)道稱,望月新一的論文已經(jīng)被雜志正式接收,他們還將這一成就與費(fèi)馬大定理的證明相媲美。同時(shí),有消息稱接收這些論文的正是望月新一擔(dān)當(dāng)主編的PRIMS。不過(guò)當(dāng)時(shí),PRIMS的編輯對(duì)這一傳言予以否認(rèn)。
對(duì)于該消息,哥倫比亞大學(xué)的數(shù)學(xué)物理學(xué)家彼得·沃伊特(Peter Woit)在博客上寫(xiě)道,這些論文被期刊接收“在數(shù)學(xué)史上是前所未見(jiàn)的,因?yàn)橛新曂膶W(xué)術(shù)期刊宣稱他們驗(yàn)證了對(duì)一個(gè)著名猜想的證明,但該領(lǐng)域的絕大多數(shù)數(shù)學(xué)家卻表示自己無(wú)法理解這個(gè)證明?!?/p>
幾個(gè)月后,望月新一的處境更加不妙。兩位德高望重的數(shù)學(xué)家——2018年菲爾茨獎(jiǎng)得主,波恩大學(xué)的彼得·朔爾策(Peter Scholze)和歌德大學(xué)的雅各布·施蒂克斯(Jacob Stix)反駁了望月新一的證明,并指出其中一個(gè)具體的關(guān)鍵段落存在“無(wú)法修補(bǔ)的嚴(yán)重缺陷”。作為數(shù)論領(lǐng)域的權(quán)威,朔爾策在接受采訪時(shí)表示:“我認(rèn)為ABC猜想依然是開(kāi)放的,任何人都有機(jī)會(huì)證明這個(gè)猜想?!比绻@個(gè)說(shuō)法成立,那么望月新一10年的結(jié)晶將受到致命打擊。
而論文被接收的消息,似乎也沒(méi)有讓更多數(shù)學(xué)家轉(zhuǎn)移到望月新一的陣營(yíng)?!拔铱梢钥隙ǖ卣f(shuō),在2018年之后,學(xué)界的態(tài)度沒(méi)有太大的變化,”加州大學(xué)圣迭戈分校的數(shù)學(xué)家基蘭·凱德拉亞(Kiran Kedlaya)說(shuō)。他曾花了數(shù)年時(shí)間,試圖證明ABC猜想。
論文即將正式發(fā)表的消息公布后,朔爾策在一封回復(fù)《自然》雜志的電子郵件中說(shuō):“自從我和施蒂克斯提出反對(duì)意見(jiàn)之后,我的觀點(diǎn)沒(méi)有任何改變。”
對(duì)于這兩位數(shù)學(xué)家的質(zhì)疑,玉川安騎男在發(fā)布會(huì)上表示,在即將發(fā)布的論文中,包含了一些對(duì)此的評(píng)論,但證明本身并沒(méi)有因?yàn)樗窢柌吆褪┑倏怂沟呐u(píng)而改變。
需要指出的是,數(shù)學(xué)家在自己擔(dān)任編輯的學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文,其實(shí)并不罕見(jiàn)。東京大學(xué)科維理物理和數(shù)學(xué)研究所的數(shù)學(xué)家中島啟(Hiraku Nakajima)說(shuō),只要作者回避同行評(píng)議流程,“這種情況沒(méi)有違背任何規(guī)則,也很常見(jiàn)?!?/p>
柏原正樹(shù)表示,望月新一退出了論文的評(píng)議程序,沒(méi)有參加關(guān)于這些論文的任何編輯委員會(huì)。他還表示,PRIMS之前也發(fā)表過(guò)編輯委員會(huì)其他成員的論文。
目前,論文正式發(fā)表的日期尚未確定?!坝捎谡撐钠荛L(zhǎng),屆時(shí)將有一期特刊,因此現(xiàn)在無(wú)法確定還需要多久?!卑卦龢?shù)說(shuō)。
在數(shù)學(xué)界,論文被接收通常并不是同行評(píng)議的終點(diǎn),只有在同行達(dá)成共識(shí)后,結(jié)論才能稱得上真正成立。而這個(gè)過(guò)程,可能需要花費(fèi)數(shù)年時(shí)間。
更多閱讀:
只有一個(gè)人能看懂的證明:他或用500頁(yè)天書(shū)開(kāi)啟了數(shù)學(xué)革命
原始鏈接:
https://www.scientificamerican.com/article/mathematical-proof-that-rocked-number-theory-will-be-published/

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