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數學家因破裂的世紀老問題獲得300萬美元獎金

數學獎獲得者突破獎James McKernan(L)和Christopher Hacon於2017年12月3日在美國加州山景城參加了NASA艾姆斯研究中心的2018年突破獎。

兩位數學家每人都獲得了300萬美元的(大量但可數的)總和,

作為一個有助於科學家理解額外維度的證明。

猶他大學的數學家克里斯多夫·哈康和聖地牙哥加州大學的數學家詹姆斯·麥克南(James McKernan)今年獲得數學突破獎, 以證明多項式方程可以解多少種類型的解有。 多項式方程是高中代數運算式的核心, 例如x ^ 2 + 5X + 6 = 1 - , 其中變數被提升為整數指數並被加, 減, 乘。 數學家們表明, 即使非常複雜的多項式也只有有限數量的解。

突破獎

是科學界最大的個人金錢獎, 由谷歌聯合創始人謝爾蓋·布林(Sergey Brin)贊助; Facebook的創始人馬克·紮克伯格 陳查克伯格倡議聯合創始人Priscilla陳; 23andme的創始人Anne Wojcicki; 和科技企業家尤裡(Yuri)和朱麗亞·米勒(Julia Miler)以及小馬媽媽 獎項授予生命科學, 基礎物理和數學領域的研究人員。

今年的獲獎者總共獲得了2200萬美元的獎金。

簡單的問題, 很難回答

像許多的最重要的數學猜想, 誰研究二次方程在10 個優級代數可以理解的基本問題是Hacon和McKernan破裂。 Hacon說, 但這個解決方案是一個技術含量極高的技術數學證明, 可以覆蓋數百頁類似電腦的文本, 只有全世界的一小撮專家才能理解。

基本問題是:給定某種類型的多項式方程 - 例如x ^ 2 + y ^ 2 = r ^ 2(其中x和y是變數) - 存在多少個不同形式的解?

不同類型的多項式表示不同的形狀:例如, 上面的等式定義了一個圓, 而其他眾所周知的多項式類定義了球體, 甜甜圈或足球形狀。 變數越多, 多項式描述的維數越多, 解決方案可能採用的可能形狀也越多。

數十年來, 數學家們已經有了一個暗示:多維多項式仍然具有有限數量的解的形狀。

但是, 證明這個被稱為“各個維度的最小模式”的想法, 已經避開了這個領域最聰明的頭腦。

新的證明表明, 這個數學直覺確實是正確的, 至少對於某種類型的形狀(如甜甜圈, 至少有一個孔)。

為了解決這個問題, 研究人員使用了高度技術性的“引理”, 或者基於一個不那麼有趣的問題。 Hacon說, 當他們意識到這個引理可以打破長期以來最小的模型問題時, 他們的發現“驚人地快” - 在短短的幾年內。 有趣的是, 新的證明並沒有揭示給定維數的多項式存在多少種類型的解, 或者甚至是這些解決方案可能的樣子; 它只顯示解決方案可能形狀的數量並不是無限的。

視窗變成額外的維度

現在, 海康和麥克南的證明絕對沒有實際應用。 但最終, 它可以提供一個額外維度的理論視窗, 哈康說。

Hacon告訴Live Science:“ 這個弦理論暗示應該有一個我們無法察覺的額外的第六維宇宙。 所以研究人員提出的一個問題是:“這些額外的六個維度有多大可能的形狀?這些形狀如何影響我們所看到的宇宙?” (最新的證明只適用于有孔的形狀, 而流行的弦理論認為卷起的尺寸沒有孔, 但未來的工作可能會更直接適用, Hacon說)。

如何在3D世界中形象化六維解決方案?

“你騙了, ”海康說。 “你看過抽象繪畫, 畢卡索什麼的, 繪畫不像是一個真正的人物, 但是你可以認識到它的主要特徵, 它確實傳達了一些東西給你。

同樣, 六維空間也不能真實地描繪在一張二維紙上,

但其本質可以通過數學工具來捕捉, Hacon說。

編者按:本文已更新, 以糾正James McKernan的研究領域。 他是一名數學家, 而不是物理學家。

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