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      張益唐北大“零點猜想”報告,回答了這些備受關注的問題

      張益唐北大“零點猜想”報告,回答了這些備受關注的問題

      11月8日上午,張益唐學術報告直播截圖。

      11月8日上午9:00,北京大學數學科學學院、北京國際數學研究中心主辦的學術報告活動如期開始。在北京國際數學研究中心主任、北京大學數學英才班委員會主任田剛院士作簡要開場介紹后,身穿深灰色抓絨衣的數學家張益唐出現在鏡頭前,開始在線作關于朗道-西格爾零點猜想(Landau-Siegel zeros conjecture)的學術報告。

      這場引人矚目的學術報告通過多個網絡平臺線上直播。這也是張益唐新論文《離散平均估計和朗道-西格爾零點》(Discrete mean estimates and the Landau-Siegel zero)于11月7日正式公布后,首場對外公開直播談朗道-西格爾零點猜想的學術報告?!袄实?西格爾零點”是否存在,成為這場報告中最受關注的問題。

      澎湃新聞注意到,在報告開始不到10分鐘時,張益唐就對自己最新論文中的成果進行了解釋:前幾天論文剛在網上掛出來的時候,很多人不是做數學的不理解,以為這是朗道-西格爾零點問題解決了,甚至有人以為是證明了黎曼假設是錯的。

      “我再說一遍,我可沒有這個本事,我只是在一定范圍里部分解決黎曼假設應該是對的。如果說我推翻了黎曼假設(也稱黎曼猜想)估計沒什么人會相信。”張益唐說。

      不過,報告中,張益唐確實表示,在本質上,他已經證明了朗道-西格爾零點猜想。

      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的”,這是因為,今年10月中旬,一則“數學家張益唐已經攻克朗道-西格爾零點猜想”的消息在網上流傳,不僅轟動了數學界,而且在不懂數論的普通大眾和廣大網友中也引發(fā)了廣泛關注,并出現一些外行的誤解性觀點。

      一位數論學者向澎湃新聞介紹,黎曼猜想和廣義黎曼猜想不一樣:黎曼猜想針對的是黎曼zeta函數,而zeta函數是確定沒有朗道-西格爾零點的;廣義黎曼猜想針對的是狄利克雷L函數。前者是后者的特例,后者是前者的推廣。朗道-西格爾零點猜想對于廣義黎曼猜想來說,覆蓋的范圍還很小,即使證明了朗道-西格爾零點猜想,離證明廣義黎曼猜想還差得很遠。

      “外行一個很大的誤解可能在于:以為朗道-西格爾零點猜想的目的是為了證明零點‘不存在’,并以為解決了零點猜想是證明了‘零點存在’。”對于張益唐的新研究成果,這位數論學者表示,不是證明黎曼猜想基本上是對的,而是廣義黎曼猜想暫時不是錯的。

      深圳市數學科普學會秘書長羅莫也提到,狹義黎曼猜想平凡0點都是負偶數,非平凡0點都是非實數。自然沒有西格爾0點,百年前已證。朗道-西格爾零點猜想跟狹義黎猜無關;廣義黎曼猜想沒排除非平凡實數0點解,張益唐的進展在此。

      關于朗道-西格爾零點猜想,張益唐在11月8日的報告中提到,在本質上,他已經證明了朗道-西格爾零點猜想。只是像他此前關于孿生素數猜想的研究結果一樣,其結果可以被改進。

      關于這一點,11月5日晚間,山東大學新聞網站“山大視點”發(fā)布了《張益唐教授談朗道-西格爾零點猜想研究的新突破》一文。該文介紹了11月5日張益唐面向山東大學師生所作關于朗道-西格爾零點猜想線上學術報告的情況。文中提到,“張益唐教授在最新預印本論文里證明了,模D的實原特征L-函數在區(qū)間內沒有實零點,這里c是絕對實效正常數。如果把這里的2024換成1,就得到原始形式的朗道-西格爾零點猜想。2024雖然大于1,但在數學意義上,與1并沒有實質性的差別。” 張益唐本人在11月8日的報告中說的“改進”,也是將指數2024改進到更小的數。

      指數2024可以被改進到什么程度?在11月8日學術報告的提問交流環(huán)節(jié),有人問道。

      對此,張益唐解釋,“這就像我在孿生素數研究中引進了7000萬時,我沒有仔細算。應該有很多步驟可以讓它更精細,應該至少改進到幾百是可以的,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術報告。羅莫在接受澎湃新聞采訪時表示,張益唐的研究確實有深刻進展。同時,羅莫認為,目前還不能說張益唐已本質上證明朗道-西格爾零點猜想。

      “報告中他說用他的工具還無法抵達1。這就不算本質上已解決。數論圖論有時差1個單位就有天地之別,不在一個本質上。比如四色定理與五色定理,五色定理好證,但改進過渡到四就甚難。再比如哥德巴赫猜想,用不多于6個質數之和可表所有大于2的偶數,這個好證,6改進到2就甚難。”羅莫說。

      張益唐新成果可以應用到哪些方面?

      在11月8日學術報告的提問環(huán)節(jié),有人問朗道-西格爾零點猜想在數論或者其他算術幾何里面的應用情況。

      張益唐介紹道:在數論里,它至少解決了一個到目前為止還是懸而未決的未知問題——素數在等差級數中的分布。我們說,這個模的公差可以大到素數長度的1/2。后來,我的工作某種程度上是突破了1/2次方,但現在還沒有完全解決。沒有解決的話,因為可能存在朗道-西格爾零點,那在某些等差級數中素數就會特別多,在某些等差級數中素數很少。我這個結果出來以后,至少把這個問題解決了。在應用里頭,因為牽涉到解析數論,什么地方都得用到這個。另外,在代數數論里,對二次域的類數問題會給出一個非常強的結果。

      關于張益唐新成果的應用,羅莫表示,聽說有100個猜想會因張益唐的那個區(qū)間結論而應聲成立。他的成果還可以用來證明更強命題做輔助工具,在歸謬證明時做矛盾對象。如果這個路線可成,張益唐本質上已證明朗道-西格爾零點猜想,可大致說得過去。但不是主工具,離嚴格的本質有距離,不是演繹型的,是歸納型的,需有前提才可歸謬排除。因此結果有好的改進都算超越。

      此外,還有人向張益唐提問:您認為朗道-西格爾零點這樣困難的問題是否會像素數定理一樣,能夠有初等證明?

      張益唐對此表示:“現在還不敢做預言,因為它比素數定理應該還是要困難得多。我只能說一句話,在數論里,沒有東西是一定不可能的。這份工作就像大海撈針,這個針我沒撈到,但在這個過程中間,我把海底的地貌給弄清楚了,最后發(fā)現我不需要這根針,也能答出這個問題。從這個角度來講,好像沒有東西是不可能的?!?/p>

      學界人士如何評價張益唐新成果?

      羅莫認為,張益唐的研究每一步都很扎實,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。”羅莫還表示,“張益唐說朗道-西格爾零點猜想比孿生素數猜想重要,這是他的直感,是否真這樣未必。”

      羅莫認為,從題面上看,朗道-西格爾零點猜想比孿生素數猜想難,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,簡單地說,就是誰能推出誰。

      因此,羅莫認為,說朗道-西格爾零點猜想比孿猜重要,目前還是沒有依據的直覺。比證明孿猜難,這個可以是共識。

      另外,此前有數論學者向澎湃新聞表示,從張益唐新論文來看,雖然其結果不能完整證明朗道-西格爾零點猜想,但其“強度”已經足以在極大范圍上排除西格爾零點。這種范圍對于解析數論學者來說,足夠將其應用到數論問題中,并得到大量有意義的結論。

      該數論學者進一步解釋道,以往的很多論文,要假設朗道-西格爾零點猜想成立(也即假設西格爾零點不存在);張益唐的新論文雖然沒有排除掉西格爾零點存在的可能性,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果從假設性結果變成了確定性結果。因此,張益唐新論文的結果較該領域以往研究結果有革命性改進,意義重大。

      關于朗道-西格爾零點猜想,今年10月,《中國科學報》曾發(fā)文介紹:該猜想與已經懸置160多年的著名數學難題“黎曼猜想”相關。簡單說,如果存在朗道-西格爾零點,那么黎曼猜想就是錯的;如果朗道-西格爾零點不存在,則不會和黎曼猜想發(fā)生沖突。無論是證明出哪種結果,無疑都是數學史上里程碑式的事件。

      關于攻克朗道-西格爾零點猜想的意義和重要性,張益唐的同事、數論學家Stopple曾說,如果張益唐能對此作出證明,那么加上他的上一份成就(證明存在無窮多對質數間隙都小于7000萬,在孿生素數猜想這一數論重大難題上取得重要突破),在某種意義上,(其概率)就像是同一個人被閃電擊中兩次?!叭绻麖奈闯擅?,那么做出這項工作也會讓他跟上次一樣被世界矚目。”

      數學家張益唐現為美國加利福尼亞大學圣巴巴拉分校數學系教授,同時也是北京大學閔嗣鶴數論研究中心名譽主任、北京大學客座講席教授,山東大學潘承洞數學研究所所長。其在孿生素數猜想的研究中取得里程碑式的突破進展,受邀在2014年首爾國際數學家大會上作特邀報告,并獲得了羅夫·肖克獎-數學獎、弗蘭克·奈爾森·科爾數論獎、麥克阿瑟天才獎等諸多獎項。

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