11月8日上午,張益唐學(xué)術(shù)報(bào)告直播截圖。
11月8日上午9:00,北京大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院、北京國際數(shù)學(xué)研究中心主辦的學(xué)術(shù)報(bào)告活動(dòng)如期開始。在北京國際數(shù)學(xué)研究中心主任、北京大學(xué)數(shù)學(xué)英才班委員會(huì)主任田剛院士作簡(jiǎn)要開場(chǎng)介紹后,身穿深灰色抓絨衣的數(shù)學(xué)家張益唐出現(xiàn)在鏡頭前,開始在線作關(guān)于朗道-西格爾零點(diǎn)猜想(Landau-Siegel zeros conjecture)的學(xué)術(shù)報(bào)告。
這場(chǎng)引人矚目的學(xué)術(shù)報(bào)告通過多個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)線上直播。這也是張益唐新論文《離散平均估計(jì)和朗道-西格爾零點(diǎn)》(Discrete mean estimates and the Landau-Siegel zero)于11月7日正式公布后,首場(chǎng)對(duì)外公開直播談朗道-西格爾零點(diǎn)猜想的學(xué)術(shù)報(bào)告。“朗道-西格爾零點(diǎn)”是否存在,成為這場(chǎng)報(bào)告中最受關(guān)注的問題。
澎湃新聞注意到,在報(bào)告開始不到10分鐘時(shí),張益唐就對(duì)自己最新論文中的成果進(jìn)行了解釋:前幾天論文剛在網(wǎng)上掛出來的時(shí)候,很多人不是做數(shù)學(xué)的不理解,以為這是朗道-西格爾零點(diǎn)問題解決了,甚至有人以為是證明了黎曼假設(shè)是錯(cuò)的。
“我再說一遍,我可沒有這個(gè)本事,我只是在一定范圍里部分解決黎曼假設(shè)應(yīng)該是對(duì)的。如果說我推翻了黎曼假設(shè)(也稱黎曼猜想)估計(jì)沒什么人會(huì)相信?!睆堃嫣普f。
不過,報(bào)告中,張益唐確實(shí)表示,在本質(zhì)上,他已經(jīng)證明了朗道-西格爾零點(diǎn)猜想。
張益唐的新成果到底證明了什么?
有人以為張益唐“證明了黎曼猜想是錯(cuò)的”,這是因?yàn)?,今?0月中旬,一則“數(shù)學(xué)家張益唐已經(jīng)攻克朗道-西格爾零點(diǎn)猜想”的消息在網(wǎng)上流傳,不僅轟動(dòng)了數(shù)學(xué)界,而且在不懂數(shù)論的普通大眾和廣大網(wǎng)友中也引發(fā)了廣泛關(guān)注,并出現(xiàn)一些外行的誤解性觀點(diǎn)。
一位數(shù)論學(xué)者向澎湃新聞介紹,黎曼猜想和廣義黎曼猜想不一樣:黎曼猜想針對(duì)的是黎曼zeta函數(shù),而zeta函數(shù)是確定沒有朗道-西格爾零點(diǎn)的;廣義黎曼猜想針對(duì)的是狄利克雷L函數(shù)。前者是后者的特例,后者是前者的推廣。朗道-西格爾零點(diǎn)猜想對(duì)于廣義黎曼猜想來說,覆蓋的范圍還很小,即使證明了朗道-西格爾零點(diǎn)猜想,離證明廣義黎曼猜想還差得很遠(yuǎn)。
“外行一個(gè)很大的誤解可能在于:以為朗道-西格爾零點(diǎn)猜想的目的是為了證明零點(diǎn)‘不存在’,并以為解決了零點(diǎn)猜想是證明了‘零點(diǎn)存在’。”對(duì)于張益唐的新研究成果,這位數(shù)論學(xué)者表示,不是證明黎曼猜想基本上是對(duì)的,而是廣義黎曼猜想暫時(shí)不是錯(cuò)的。
深圳市數(shù)學(xué)科普學(xué)會(huì)秘書長(zhǎng)羅莫也提到,狹義黎曼猜想平凡0點(diǎn)都是負(fù)偶數(shù),非平凡0點(diǎn)都是非實(shí)數(shù)。自然沒有西格爾0點(diǎn),百年前已證。朗道-西格爾零點(diǎn)猜想跟狹義黎猜無關(guān);廣義黎曼猜想沒排除非平凡實(shí)數(shù)0點(diǎn)解,張益唐的進(jìn)展在此。
關(guān)于朗道-西格爾零點(diǎn)猜想,張益唐在11月8日的報(bào)告中提到,在本質(zhì)上,他已經(jīng)證明了朗道-西格爾零點(diǎn)猜想。只是像他此前關(guān)于孿生素?cái)?shù)猜想的研究結(jié)果一樣,其結(jié)果可以被改進(jìn)。
關(guān)于這一點(diǎn),11月5日晚間,山東大學(xué)新聞網(wǎng)站“山大視點(diǎn)”發(fā)布了《張益唐教授談朗道-西格爾零點(diǎn)猜想研究的新突破》一文。該文介紹了11月5日張益唐面向山東大學(xué)師生所作關(guān)于朗道-西格爾零點(diǎn)猜想線上學(xué)術(shù)報(bào)告的情況。文中提到,“張益唐教授在最新預(yù)印本論文里證明了,模D的實(shí)原特征L-函數(shù)在區(qū)間內(nèi)沒有實(shí)零點(diǎn),這里c是絕對(duì)實(shí)效正常數(shù)。如果把這里的2024換成1,就得到原始形式的朗道-西格爾零點(diǎn)猜想。2024雖然大于1,但在數(shù)學(xué)意義上,與1并沒有實(shí)質(zhì)性的差別。” 張益唐本人在11月8日的報(bào)告中說的“改進(jìn)”,也是將指數(shù)2024改進(jìn)到更小的數(shù)。
指數(shù)2024可以被改進(jìn)到什么程度?在11月8日學(xué)術(shù)報(bào)告的提問交流環(huán)節(jié),有人問道。
對(duì)此,張益唐解釋,“這就像我在孿生素?cái)?shù)研究中引進(jìn)了7000萬時(shí),我沒有仔細(xì)算。應(yīng)該有很多步驟可以讓它更精細(xì),應(yīng)該至少改進(jìn)到幾百是可以的,但是我沒有去做。但要到1的話,我的辦法好像還不行?!?/p>
11月8日上午,羅莫在線聽了張益唐的學(xué)術(shù)報(bào)告。羅莫在接受澎湃新聞采訪時(shí)表示,張益唐的研究確實(shí)有深刻進(jìn)展。同時(shí),羅莫認(rèn)為,目前還不能說張益唐已本質(zhì)上證明朗道-西格爾零點(diǎn)猜想。
“報(bào)告中他說用他的工具還無法抵達(dá)1。這就不算本質(zhì)上已解決。數(shù)論圖論有時(shí)差1個(gè)單位就有天地之別,不在一個(gè)本質(zhì)上。比如四色定理與五色定理,五色定理好證,但改進(jìn)過渡到四就甚難。再比如哥德巴赫猜想,用不多于6個(gè)質(zhì)數(shù)之和可表所有大于2的偶數(shù),這個(gè)好證,6改進(jìn)到2就甚難?!绷_莫說。
張益唐新成果可以應(yīng)用到哪些方面?
在11月8日學(xué)術(shù)報(bào)告的提問環(huán)節(jié),有人問朗道-西格爾零點(diǎn)猜想在數(shù)論或者其他算術(shù)幾何里面的應(yīng)用情況。
張益唐介紹道:在數(shù)論里,它至少解決了一個(gè)到目前為止還是懸而未決的未知問題——素?cái)?shù)在等差級(jí)數(shù)中的分布。我們說,這個(gè)模的公差可以大到素?cái)?shù)長(zhǎng)度的1/2。后來,我的工作某種程度上是突破了1/2次方,但現(xiàn)在還沒有完全解決。沒有解決的話,因?yàn)榭赡艽嬖诶实?西格爾零點(diǎn),那在某些等差級(jí)數(shù)中素?cái)?shù)就會(huì)特別多,在某些等差級(jí)數(shù)中素?cái)?shù)很少。我這個(gè)結(jié)果出來以后,至少把這個(gè)問題解決了。在應(yīng)用里頭,因?yàn)闋可娴浇馕鰯?shù)論,什么地方都得用到這個(gè)。另外,在代數(shù)數(shù)論里,對(duì)二次域的類數(shù)問題會(huì)給出一個(gè)非常強(qiáng)的結(jié)果。
關(guān)于張益唐新成果的應(yīng)用,羅莫表示,聽說有100個(gè)猜想會(huì)因張益唐的那個(gè)區(qū)間結(jié)論而應(yīng)聲成立。他的成果還可以用來證明更強(qiáng)命題做輔助工具,在歸謬證明時(shí)做矛盾對(duì)象。如果這個(gè)路線可成,張益唐本質(zhì)上已證明朗道-西格爾零點(diǎn)猜想,可大致說得過去。但不是主工具,離嚴(yán)格的本質(zhì)有距離,不是演繹型的,是歸納型的,需有前提才可歸謬排除。因此結(jié)果有好的改進(jìn)都算超越。
此外,還有人向張益唐提問:您認(rèn)為朗道-西格爾零點(diǎn)這樣困難的問題是否會(huì)像素?cái)?shù)定理一樣,能夠有初等證明?
張益唐對(duì)此表示:“現(xiàn)在還不敢做預(yù)言,因?yàn)樗人財(cái)?shù)定理應(yīng)該還是要困難得多。我只能說一句話,在數(shù)論里,沒有東西是一定不可能的。這份工作就像大海撈針,這個(gè)針我沒撈到,但在這個(gè)過程中間,我把海底的地貌給弄清楚了,最后發(fā)現(xiàn)我不需要這根針,也能答出這個(gè)問題。從這個(gè)角度來講,好像沒有東西是不可能的?!?/p>
學(xué)界人士如何評(píng)價(jià)張益唐新成果?
羅莫認(rèn)為,張益唐的研究每一步都很扎實(shí),為最終解決廣義黎曼猜想可提供較為有效的思路(雖不見得是最為充分的思路),總歸是邁出了一大步,可喜可賀。
“但也不致于讓人有驚掉下巴的發(fā)現(xiàn)。”羅莫還表示,“張益唐說朗道-西格爾零點(diǎn)猜想比孿生素?cái)?shù)猜想重要,這是他的直感,是否真這樣未必?!?/p>
羅莫認(rèn)為,從題面上看,朗道-西格爾零點(diǎn)猜想比孿生素?cái)?shù)猜想難,這是肯定的;但重要性不能用難度來判定,也不能用可推出多少定理來判定。比重要性要看誰是誰的可歸約命題,簡(jiǎn)單地說,就是誰能推出誰。
因此,羅莫認(rèn)為,說朗道-西格爾零點(diǎn)猜想比孿猜重要,目前還是沒有依據(jù)的直覺。比證明孿猜難,這個(gè)可以是共識(shí)。
另外,此前有數(shù)論學(xué)者向澎湃新聞表示,從張益唐新論文來看,雖然其結(jié)果不能完整證明朗道-西格爾零點(diǎn)猜想,但其“強(qiáng)度”已經(jīng)足以在極大范圍上排除西格爾零點(diǎn)。這種范圍對(duì)于解析數(shù)論學(xué)者來說,足夠?qū)⑵鋺?yīng)用到數(shù)論問題中,并得到大量有意義的結(jié)論。
該數(shù)論學(xué)者進(jìn)一步解釋道,以往的很多論文,要假設(shè)朗道-西格爾零點(diǎn)猜想成立(也即假設(shè)西格爾零點(diǎn)不存在);張益唐的新論文雖然沒有排除掉西格爾零點(diǎn)存在的可能性,但其排除掉的范圍足夠涵蓋很多以往論文所需的范圍。這使得以前的很多結(jié)果從假設(shè)性結(jié)果變成了確定性結(jié)果。因此,張益唐新論文的結(jié)果較該領(lǐng)域以往研究結(jié)果有革命性改進(jìn),意義重大。
關(guān)于朗道-西格爾零點(diǎn)猜想,今年10月,《中國科學(xué)報(bào)》曾發(fā)文介紹:該猜想與已經(jīng)懸置160多年的著名數(shù)學(xué)難題“黎曼猜想”相關(guān)。簡(jiǎn)單說,如果存在朗道-西格爾零點(diǎn),那么黎曼猜想就是錯(cuò)的;如果朗道-西格爾零點(diǎn)不存在,則不會(huì)和黎曼猜想發(fā)生沖突。無論是證明出哪種結(jié)果,無疑都是數(shù)學(xué)史上里程碑式的事件。
關(guān)于攻克朗道-西格爾零點(diǎn)猜想的意義和重要性,張益唐的同事、數(shù)論學(xué)家Stopple曾說,如果張益唐能對(duì)此作出證明,那么加上他的上一份成就(證明存在無窮多對(duì)質(zhì)數(shù)間隙都小于7000萬,在孿生素?cái)?shù)猜想這一數(shù)論重大難題上取得重要突破),在某種意義上,(其概率)就像是同一個(gè)人被閃電擊中兩次?!叭绻麖奈闯擅敲醋龀鲞@項(xiàng)工作也會(huì)讓他跟上次一樣被世界矚目。”
數(shù)學(xué)家張益唐現(xiàn)為美國加利福尼亞大學(xué)圣巴巴拉分校數(shù)學(xué)系教授,同時(shí)也是北京大學(xué)閔嗣鶴數(shù)論研究中心名譽(yù)主任、北京大學(xué)客座講席教授,山東大學(xué)潘承洞數(shù)學(xué)研究所所長(zhǎng)。其在孿生素?cái)?shù)猜想的研究中取得里程碑式的突破進(jìn)展,受邀在2014年首爾國際數(shù)學(xué)家大會(huì)上作特邀報(bào)告,并獲得了羅夫·肖克獎(jiǎng)-數(shù)學(xué)獎(jiǎng)、弗蘭克·奈爾森·科爾數(shù)論獎(jiǎng)、麥克阿瑟天才獎(jiǎng)等諸多獎(jiǎng)項(xiàng)。