在1967給數學家安德烈·韋伊的信中,數學家朗蘭茲提出一個著名的猜想,現稱為朗蘭茲互反猜想。這個猜想后演變成朗蘭茲綱領,在過去幾十年對數學的發展產生了極大的影響。
背景介紹
我們認識數學基本上都是從整數開始的,然后是簡單的幾何與多項式方程。一個最古老的數學分支 - 數論,就是研究整數的。整數中間有無窮的魅力、奧秘和神奇,始終吸引著最富智慧的數學家和業余愛好者。著名的問題包括哥德巴赫猜想,孿生素數猜想,費馬大定理等。
幾何同樣是最古老的數學分支。古希臘人對直線、圓周以及圓錐曲線的研究到后來發展成為代數幾何,這個分支專門研究多項式方程對應的圖形。過去一百多年來,代數幾何的發展非常迅速,大家輩出,在數學其他分支和數學物理中都有很深刻的應用。已獲菲爾茲獎的數學家中約三分之一的工作與代數幾何有關。
群論的產生只有一百多年,源于多項式方程的求根公式。人們很早就會解一元一次方程和一元二次方程,一元三次方程和四次方程的公式解在十六世紀被找到。一個重要的數學分支――群論在探索方程的根式解的過程中誕生了。方程是否有根式解與相應的群是否可解為一回事。群論的誕生改變了數學的面貌,影響幾乎遍及整個數學,在物理和化學及材料科學中有很多的應用,是研究對稱的基本工具。
朗蘭茲綱領指出這三個相對獨立發展起來的數學分支:數論、代數幾何和群表示論,實際上是密切相關的,而連接這些數學分支的紐帶是一些特別的函數,被稱為L-函數。L-函數可以說是朗蘭茲綱領的中心研究對象。數學界著名的七個“千禧年大獎問題”中有兩個就是關于L-函數的,它們分別是黎曼假設和BSD猜想。它們的重要性由此可見一斑。
朗蘭茲提出了怎樣對一般的簡約群的自守表示定義一些L-函數,并猜測一般線性群自守表示的一些L-函數跟來自數論的伽羅華群的一些表示的L-函數是一樣的。這個猜想被朗蘭茲本人和其他數學家進一步拓展、細化,逐漸形成了一系列揭示數論、代數幾何、表示論等學科之間深刻聯系的猜想。朗蘭茲綱領就是對這些猜想和相關問題的研究。
朗蘭茲綱領研究在中科院數學院
自朗蘭茲互反猜想提出起,朗蘭茲綱領就引起了眾多數學家的興趣。目前,幾乎所有頂尖的歐美大學數學系都有人研究朗蘭茲綱領。
上世紀末,朗蘭茲綱領及相關課題的研究在中科院數學院逐步發展起來。現在,中科院數學院已經擁有一支研究朗蘭茲綱領的年富力強的團隊,并取得了一系列重大成果(其中,前兩項是和國外數學家合作完成),最突出的有以下幾項:
1. 證明了Theta對應的三個最基本的論斷。羅杰·豪爾開創的Theta對應理論有三個最基本的論斷,分別稱為豪爾對偶猜想、重數保守猜想和庫德拉-拉利斯守恒律猜想。
2. 完成了重數——猜想的證明,并證明了一系列與此相關的重要唯一性定理。
3. 對亞辛群系統研究了跡公式,特別地,建立了亞辛群的跡公式橢圓部分的穩定化。
4. 證明了卡日丹和馬祖爾在上世紀70年代提出的一個局部zeta積分非零的假設。
團隊介紹
十幾年前,數學院陸續引進了一批在朗蘭茲綱領研究領域工作的杰出青年人才,如畢業于哥倫比亞大學的田野、加州理工學院的王崧、香港科技大學的孫斌勇、法國巴黎七大的李文威、巴黎十三大的田一超、巴黎十一大的鄭維喆、胡永泉、申旭等。以這些青年科研人員為主,數學院組建了“算術代數幾何杰出研究組”,目前這個團隊是國際上同領域最強的青年研究組之一。近年來,團隊已取得了一批重要成果,多篇論文發表在數學國際頂尖期刊《PNAS》《Ann of Math》《Invent Math》《JAMS》等。