理解未来讲座:庞加莱猜想与几何

  • 田刚
  • 中国科学院院士 北大数学科学学院教授、院长
  • 庞加莱猜想与几何
  • 庞加莱于1904年提出——任何一个封闭的三维空间,只要它里面所有封闭曲线都可以收缩成一点,这个空间就一定是一个三维圆球。此后,庞加莱猜想就和黎曼假设、霍奇猜想、杨•米尔理论等被并列为七大数学世纪难题。
  • — 精华摘编
不要轻信“数学无用论”

  在当今社会,我们常常听到各种各样的“数学无用论”,甚至有人调侃:只要会个加减法,够买菜算账就行了。

  但田刚教授向大家传递出一个重要信息:数学是有用的。“整个数学发展的过程对人的思维、对自然和真理的追求都是非常重要的事”。

  在古希腊,学习几何被认为是寻求真理的最有效的途径。毫无疑问,数学及数学家对人类文明的进步做出了不可磨灭的贡献,被誉为“最后一位数学全才”的庞加莱也不例外。

七大数学世纪难题之一:庞加莱猜想

  庞加莱于1904年提出——任何一个封闭的三维空间,只要它里面所有封闭曲线都可以收缩成一点,这个空间就一定是一个三维圆球。

  时至今日,庞加莱已经被公认是19世纪末和二十世纪初具有领袖地位的数学家,他在数学方面的杰出探索对20世纪和当今的数学有着极其深远的影响。

  此后,庞加莱猜想就和黎曼假设、霍奇猜想、杨•米尔理论等被并列为七大数学世纪难题。本世纪初,美国克雷数学研究中心宣布为这七大难题悬赏百万美元求解。

庞加莱猜想的解决进程

  庞加莱猜想最终的解决依赖于微分几何和分析的方法,最重要的工具是R.Hamilton提出的里奇曲率流。

  直到2002年,俄罗斯数学家佩雷尔曼解决了这个重大猜想。佩雷尔曼的证明,用到了过去50年甚至更长时间微分几何中的许多重要进展,但最终解是他完成的,他的解中间牵涉到很多数学家的工作,包括非负曲率空间的分类,黎曼几何的紧性理论,热传导方程的Harnack型估计,曲率下方有界空间的塌缩理论,极小曲面理论等等。

  佩雷尔曼的惊世骇俗令人神往,而欧几里得、高斯、黎曼、庞加莱、这些数学史上的明星也在田刚教授的娓娓道来中熠熠生辉。“数学是非常有用的,只不过有些研究成果暂时还没有得到实际应用”。

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