这个猜想,被推广至三维以上空间,被称为‘高维庞加莱猜想’。
1960年,米国数学家斯梅尔率先证明了五维及更高维情况下的庞加莱猜想,并因此获得1966年的菲尔兹奖。
1983年,米国数学家弗里德曼和鹰国数学家唐纳森,进一步证明了四维情况下的庞加莱猜想。
而三维情况下的庞加莱猜想,始终没有被证明。
我今天这篇论文,就是证明三维情况下的庞加莱猜想!”
说到这里。
李清清一边操作ppt,一边开始讲解论文。
她缓缓开口道:“庞加莱猜想不仅仅是一个数学问题,它牵涉到人类如何理解空间的本质。
从二维到三维,再到更高维,拓扑学家们试图给空间做分类,寻找最基本的结构。
而庞加莱猜想,就是三维世界里最重要的未解之谜。
它不仅关乎数学本身,也在广义相对论、宇宙拓扑结构等领域留下了深远的影响。
要理解庞加莱猜想,得先明白什么是拓扑学。
拓扑学关心的不是几何形状的具体尺寸,而是它们在连续变形下的本质特征。
数学家经常打比方:一个咖啡杯和一个甜甜圈是拓扑等价的,因为它们都只有一个洞;而球和甜甜圈是不同的,因为球没有洞,甜甜圈有一个。
对于二维曲面,拓扑学早已有完整的分类方法。
我们可以把球面、甜甜圈面、双甜甜圈面等不同曲面区分开来,并且证明它们之间没有过渡。
然而……到了三维,情况变得极端复杂。
三维空间中可能存在的封闭流形多种多样,其中很多远超人类的直觉……”
听到这里。
在场众人纷纷点头。
三维世界非常特别。
在思维以上,数学界有微分拓扑的方法,去分析空间的结构。
而在三维,拓扑与几何紧密交织,导致数学家无法直接应用高维的成功经验,必须重新寻找突破口。
直到1982年。
数学家理查德·哈密尔顿,提出“ricci流”。
它和核心思想,是将一个空间的几何结构,像黏土一样流动,使得它的形态逐渐趋向规则,从而揭示其内在的拓扑性质。
简单来说。
ricci流的数学公式类似于热传导方程,能让一个不规则的空间逐渐“变圆”。
但在三维世界里,这个过程远比热传导复杂。流形在演化的过程中,会出现“奇点”,就像水流在遇到岩石时形成的漩涡,无法直接被平滑化处理。
理查德·哈密尔顿,虽然建立了ricci流的理论框架,但却无法解决这些奇点的问题。
李清清继续说道:“我在理查德·哈密尔顿ricci流的基础上,发明出一种全新的数学工具,名为‘微观手术’,英文名为surgery,专门用于处理奇点。
在ricci流的作用下,即使空间发生复杂的几何变化,也能通过‘微观手术’修复,使得整个演化过程不会失控。
同时,我还引入新的量度‘熵’和局部量度‘l-泛函’。
‘熵’这个量度,随着ricci流的时间推移而减少,表明几何秩序的增加。
‘l-泛函’,能理解在里奇流下空间变化的极限。
证明过程里。
我还提出处理流形奇点的全新思路,就是在流形坍塌的瞬间,让时间退回过去,
通过‘l-泛函’,可以使时间在过去和未来之间自由穿梭……”
随着李清清的讲解。
现场大屏幕上,显现出一系列精妙的公式。
在场的数学领域高材生以及数学教授们,顺着李清清的思路,开始证明庞加莱猜想。
李清清的证明过程,既精妙又浅显易懂。
她完全理解了ricci流中奇点的形成,并且知道这个形状中的一部分是如何坍缩到低维空间的。
最关键的是。
李清清的证明思路,视角新颖独特,与以往数学家们的尝试,截然不同,令人耳目一新。
……
整整90分钟的时间里。
李清清讲解完长达600页的论文,用各种各样的数学公式,清晰直观的讲述证明过程。
所有过程里,没有一丝一毫的漏洞。
当她讲解完ppt时。
多媒体教室内,先是鸦雀无声,紧接着爆发出山呼海啸般的欢呼声。
每个人都站起身鼓掌,将掌声送给李清清。