我的學習群裡全是真大佬 第325章

作者:胖胖的小橘

  他放下粉筆,轉過身。

  “這是雅可比1828年給出的一個精確公式。”

  “對每一個n,它有幾組解,看它的因子裡頭模4餘1的有幾個、模4餘3的有幾個,做一個差,再乘以4。”

  “完事。”

  臺下“嘶”地一聲。

  有幾個研究生忍不住低聲嘀咕了。

  “這……這是怎麼寫出來的?”

  “這兩件事怎麼扯上的?”

  李東笑了一下。

  他抬起手,在黑板上寫了一組新的符號。

  【Z[i]={ a + bi : a, b∈Z}】

  “高斯整數。”

  “a加b乘i。”

  “a和b都是整數。”

  “在這一個新的數系裡頭,你做一件事。”

  “你把一個整數n,展開成它在Z[i]裡的素因子分解。”

  他在黑板上畫了一個分支。

  “在普通的整數里,5是素數。”

  “可是在Z[i]裡,5 =(2 + i)(2– i)。”

  “它分裂了。”

  “3呢?在Z[i]裡,它還是素數,它不分裂。”

  “7呢?也不分裂。”

  “為什麼有的素數分裂,有的不分裂?”

  他看了一眼章衡。

  章衡的眼睛已經發亮了,然後大聲說道。

  “模4餘1的分裂。”

  “模4餘3的不分裂。”

  李東點了點頭。

  “所以r?(n)其實問的是什麼?”

  “問的是把n在Z[i]裡頭分解成兩個高斯整數的乘積,有多少種分法。”

  “這是高斯整數里頭的'除數函式'。”

  “換一個數系,這個問題從'數解'變成了'數除數'。”

  “換一個視角,這個問題就從'代數變換的組合問題',變成了'數論裡頭熟悉的因子計數問題'。”

  他停頓了一下,指了指邱嘉源

  “這位同學,你剛才那一個面積估算說r?(n)的平均階是π。”

  “你知道為什麼是π嗎?”

  邱嘉源有些猶豫的說道。

  “圓的面積公式。”

  “是。”

  李東搖了搖頭。

  “也不是。”

  “圓的面積公式,是一個表象。”

  “你把這個解數函式r?(n)做一個 Dirichlet級數。”

  李東在黑板上又寫了一行。

  【Σ r?(n)/ n^s = 4·ζ(s)· L(s,χ)】

  “它在解析上分裂成兩個東西的乘積。”

  “一個,是黎曼ζ函式。”

  “另一個,是模4那一個非平凡特徵的 Dirichlet L函式。”

  “乘積的第一項,在s=1處有極點,留數等於1。”

  “乘積的第二項,在s=1處的值,是π/4。”

  “兩個一乘,就出了那一個π。”

  “這才是為什麼平均階是π的原因。”

  “那一個π,不是從圓裡頭掉出來的。”

  “是從一個L函式里頭掉出來的。”

  臺下的人現在已經懵了。

  邱嘉源那一口氣沒緩上來。

  他剛才答的“圓的面積”。

  是這個L函式在s=1那一頭留下來的一個偶然事件。

  李東轉過身。

  “我們再退一步。”

  “剛才那一個L(s,χ)是什麼?”

  “它是把模4那個簡簡單單的奇偶性,翻譯成了一個解析物件。”

  “這一檔東西,有一個名字。”

  “它叫……自守L函式最初的、最最最低維的一個例子。”

  “GL(1)上的自守L函式。”

  他到此刻,一句“朗蘭茲”都沒提。

  但是在場的研究生們,聽到這兒,臉色都已經變了。

  他們意識到了。

  這個看起來像是“小學生數題數解”的小遊戲。

  是一個19世紀的數學家用最樸素的方式,觸碰到了20世紀最龐大的那一座山的山腳。

  而這一座山,剛剛由這一位面前的少年,被命名了一塊新的山頭。

  李東在黑板上,把那兩個公式之間畫了一根簡單的箭頭。

  然後他看著臺下。

  “我說這一節課不講朗蘭茲。”

  “我沒騙你們。”

  “我沒講。”

  他笑了一下。

  “但你們剛才聽見的每一個字,其實都在講。”

  “問題沒變。”

  “a?+ b?= n,解多少組。”

  “答案在變。”

  “代數視角告訴你,要換數系。”

  “幾何視角告訴你,平均階是π。”

  “分析視角告訴你,π來自於一個L函式。”

  “它們其實是同一件事。”

  “同一件事,只是被不同的人,用不同的語言,說了三遍。”

  臺下安靜極了。

  李東這個時候,語氣慢了下來。

  “我以前有一位高中老師。”

  “教我數學的。”

  “他和我說過一句話。”

  “原話當然我記不太清了,我就大概說說意思。”

  “幾何也好,代數也好,分析也好,數論也好,組合也好。”

  “它們看起來在不同的房間裡。”

  “那只是因為給它們蓋房子的人,把牆砌起來了。”

  “牆不是知識。”

  “牆是為了教學方便。”

  “你需要哪一個房間裡的知識的時候,順手把這面牆拆了就是了。”

  “拆完了,房子就連成了一片。”

  “今天這一節課,講的就是怎麼拆這些牆。”

  教室裡安靜得能聽見後排的人咽口水的聲音。

  李東抬起頭。

  他的目光從臺下掃過。

  “再過五十年,等你們當中有人坐到我現在這一個位置上,跟下一代講這一道題的時候。”

  “我希望你們告訴他們的,不是雅可比怎麼寫出那一個公式。”

  “也不是高斯怎麼數那一片整點。”

  “是一句話。”

  他停了一下。

  “數學,從來都只有一種數學。”

  “它穿過不同的窗戶,灑下了不同的影子。”

  “我們做數學的人,一輩子要做的就只有一件事——”

  他抬起頭。

  “穿過那些影子,去找那一束光。”

  教室裡頭,先是有那麼半秒的鴉雀無聲。

  然後,有人先鼓起了掌。

  緊接著,所有的人都跟著站起來鼓掌了。

  五百多雙手。

  拍出來的那一陣掌聲,像是要把光華樓的天花板掀起來一樣。

  經久不息。

  李東就站在講臺上。