第22章 闭关的决心
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二零一三年的春天,当新罕布什尔州的积雪逐渐消融,露出底下湿润的泥土和零星嫩绿的新芽时,张益唐带着从哥廷根黎曼庄园获得的、重若千钧的“宝藏”,返回了他那间位于杜罕市的、略显简朴的大学办公室。关上门,外界的喧嚣与季节的更替仿佛被隔绝。他小心翼翼地取出那些精心复印、甚至有些地方由他亲手誊写注释的希尔伯特手稿摘要、艾莎学派内部讨论纪要,将它们与他自己多年来积累的、写满筛法推演与素数对间隙估计的笔记放在一起。这些纸张,跨越了百年时光,承载着两种截然不同却又试图交汇的数学思想,静静地堆叠在宽大的旧书桌上,构成了一片无声而充满张力的战场。一场漫长而孤独的“闭关”,就此开始。张益唐几乎谢绝了所有与外界的非必要联系,辞去了可有可无的行政事务,将生活简化到极致。办公室的灯,常常从清晨亮到深夜。他的世界,缩小到了这四壁之间,缩小到了眼前这些密密麻麻的公式、符号和图表之中。空气中弥漫着旧纸、墨水、浓茶以及一种长时间专注思考后特有的、近乎凝滞的气息。
他的工作状态,如同一位在陌生海域艰难航行的老水手。每天,他长时间地枯坐在桌前,眉头紧锁,目光死死地盯着那些泛黄纸页上希尔伯特流畅而深邃的花体字,以及那些简洁却奥妙无穷的公式——尤其是关于谱ζ函数 x_m(s) 的定义和性质推测。
x_m(s) = Σ_n (λ_n)^{-s}
这个式子,看似简单,只是一个关于流形m的拉普拉斯算子特征值{λ_n}的狄利克雷级数。但它的背后,连接着一个张益唐几乎完全陌生的、浩瀚如海的数学世界——微分几何、黎曼几何、流形上的偏微分方程、算子谱理论、渐近分析……希尔伯特和艾莎学派的先贤们,是在娴熟驾驭这些工具的基础上,才提出了通过谱ζ函数沟通几何与数论的宏伟构想。
张益唐尝试着去理解。他翻出经典的微分几何教材,试图弄懂什么是“紧致流形”,什么是“拉普拉斯算子的谱”,什么是“特征值的渐近分布”。他强迫自己去看那些充斥着联络、曲率、散度、拉普拉斯算符的表达式。他努力去理解,一个几何体的“形状”信息,是如何被编码进它的“振动频率”(谱)之中的。他更试图去 grasp,为何这个谱的ζ函数,其解析延拓的极点、留数会与欧拉示性数、体积等全局拓扑不变量相关。
这个过程,异常痛苦,且举步维艰。他是一位在解析数论,特别是在筛法领域浸淫了数十年的专家,他的思维模式、他的直觉、他熟练运用的工具库,都深深植根于初等数论、复分析、渐进估计和巧妙的组合构造。他的武器是塞尔伯格筛法、大筛法、指数和估计、圆法的变体。他的战场是整数、素数、同余、L函数的解析性质。
而现在,他需要闯入的,是一个以微分流形、纤维丛、上同调、椭圆算子、热核、迹公式为核心语言的疆域。这不仅仅是学习几个新概念或新技巧,这是要切换一整套数学的范式,是要用“几何”的思维去思考“数论”的问题!这好比一个精通象形文字的古文字学家,突然要去解读一套高度形式化的、基于逻辑符号的现代编程语言,其间的隔阂,不仅是词汇语法的差异,更是整个思维框架和世界观的不同。
他时而会取得一点微小的进展,比如似乎模模糊糊地理解了为什么紧流形上拉普拉斯算子的谱是离散的,为什么它的渐近分布与流形的体积和维度有关。这时,他眼中会闪烁起兴奋的光芒,立刻拿起笔,在草稿纸上奋笔疾书,试图将这一点点几何直观与他熟悉的筛法框架结合起来。他尝试构造某种“抽象的筛函数”,作用在假想的“谱空间”上;他试图将素数对的分布问题,转化为对某个(尚未明确构造出来的)流形m的谱间隙的估计问题。这些推演往往开始时充满希望,线条纵横,公式复杂,仿佛即将搭建起一座沟通两岸的桥梁。
但绝大多数时候,挫折是主旋律。当他试图更深入一步,去严格定义那个关键的、能够模拟素数对分布的“目标流形m”时,当他试图将筛法中精妙的权重选择与谱理论中的某种“投影算符”或“热核表示”联系起来时,当他面对谱ζ函数解析延拓那需要深厚泛函分析和偏微分方程理论支撑的复杂证明时……他便会陷入长时间的停滞。眉头越锁越紧,笔尖在纸上无意识地划动着,留下杂乱的线条。他发现自己无法真正地、直觉地“看见”那条连接素数分布与流形谱的桥梁。筛法是组合的、离散的、基于不等式的;而谱理论是连续的、几何的、基于等式和存在性定理的。这两种数学文化,在他的头脑中激烈碰撞,却难以融合。
“一定要……攻克它。”在无数个深夜,当校园陷入沉寂,只有桌灯陪伴时,张益唐会放下笔,揉着布满血丝的双眼,在心中默默地、也是固执地对自己说。哥廷根之行的震撼,如同一种强大的信念注入了他的血液。他亲眼见到了那种更高维度的数学视角,他无法假装自己没有看见。那种站在“万有流形”的宏大图景下审视具体问题的气魄,那种试图用几何本质理解算术现象的眼光,深深地吸引着他。他知道自己已经不再年轻,精力、记忆力、学习新知识的速度都远不如那些二三十岁的年轻学者。但他不甘心,他不愿意就这样停留在筛法优化的功劳簿上,他不愿意承认自己无法理解并运用这种更深刻的思想武器。
这种信念支撑着他近乎自虐般的工作节奏。每天睡眠不足五小时,三餐常常是随便对付一下,咖啡和浓茶是维持清醒的必需品。他的办公室越来越乱,草稿纸堆积如山,上面写满了尝试、失败、再尝试的痕迹。同事们看到他日渐消瘦、不修边幅的样子,私下里都说他“疯了”,“钻了牛角尖”。但只有张益唐自己知道,他不是在钻牛角尖,他是在试图攀登一座他从未攀登过、甚至从未想象过的险峰。他挑战的,不仅仅是孪生素数猜想这个具体的难题,他挑战的是数论与几何这两个数学巨擘之间的壁垒,他试图跨越的,是百年前希尔伯特、艾莎等巨匠早已清晰指出、却因其过于艰深而让后人望而却步的思想鸿沟。
然而,现实是冰冷而残酷的。时间一天天、一月月、一年年地流逝。日历从2013年翻到了2014年,又翻到了2015年、2016年……办公桌上的手稿批注越来越多,颜色各异的便签贴得到处都是,相关的几何、分析书籍也堆满了角落。他确实对微分几何和谱理论有了比之前多得多的了解,但那种融会贯通、能够自由运用并将之与数论问题创造性结合所需的“直觉”和“内力”,却始终没有真正建立起来。
他面对的,不是一个可以单独攻克的“函数”或“技巧”,而是艾莎学派赖以屹立于数学之林的、两大核心分支共同构筑的巨型数学体系:一是以流形、算子、上同调为核心的解析拓扑动力学(研究连续世界的几何与演化),二是以离散复分析、范畴论、万有流形为核心的离散结构的几何化理论(研究离散世界的几何本质)。要真正理解并运用“谱ζ函数”这一思想,需要同时深刻掌握这两大体系的精髓,并找到它们之间那个神秘的、可能的对偶点。这需要经年累月的系统训练和沉浸,需要一种几乎是与生俱来的、对几何与分析的高度敏感的综合素养。这对于一位年近六旬、思维模式已经高度定型于经典解析数论的学者来说,几乎是一个不可能完成的任务。
到了2017年,闭关的第四个年头,进展依然微乎其微。那种深入骨髓的无力感,开始如同潮水般阵阵袭来。他依然每天坐在书桌前,但推演的速度明显慢了下来,有时会对着窗外发呆很久。他清楚地意识到,自己可能永远无法真正“学会”这套新的语言,更遑论用它来创造性地解决孪生素数猜想了。他带回的“宝藏”,似乎变成了一座他无力开启的、沉重而华丽的宝箱。希尔伯特的思想如同夜空中明亮的星辰,清晰可见,却遥不可及。
这是一种深刻的无奈,夹杂着对岁月流逝的焦虑和对自身局限的清醒认知。他知道,自己或许已经触碰到了个人学术生涯的某种天花板。零点的未尽之路,在他面前分出了两条岔路:一条是他熟悉的、用筛法等传统工具继续艰难推进的渐进之路;另一条,是那条光芒万丈、却需要更换整个“操作系统”才能踏上的几何化捷径。而他,这位孤独而执着的老人,在经过漫长而艰苦的尝试后,不得不痛苦地承认,后一条路,对于他而言,或许已经……走不通了。这场雄心勃勃的跨界远征,在现实的壁垒前,似乎不得不画上一个休止符。
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