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談1998年菲爾茲獎獲獎者Kontsevich的工作
送交者: tapa 2005年06月09日17:56:11 於 [教育學術] 發送悄悄話


Kontsevich能拿下Fields獎,當然不是鬧着玩的。

Maxim Kontsevich,1964年出生,16歲時獲數學競賽全蘇聯第二名,85年從Moscow
大學畢業(沒拿到本科學位),然後在莫斯科信息傳輸研究所工作5年,其間他有
很多時間花在音樂上,還在業餘的法語強化班上認識了後來的夫人Rosanova。
插一句,Drinfeld得菲爾茲獎的工作是在低溫物理研究所作出的,可見蘇聯的
學術環境有其獨到的一面。

1985-1990是蘇聯政治文化大動盪的時期,許多蘇聯科學家離開了蘇聯,包括
Galfand去了Rutgers,Drinfeld去了Chicago,Margulis和Zelmanov去了Yale。
Kontsevich後來說他自己在這段做數學的時間非常少,但他還是堅持在數學上
做出了不少好的工作。當然和他後來的工作沒法比。

(一)Max-Plank研究所,一生的轉折點

1990年德國波恩大學Max-Plank數學研究所邀請他訪問3個月,就在他準備回莫斯科
的之前,他參加了Max-Plank研究所的一個為期5天的國際會議,第一個報告是
Atiyah,介紹了Witten的一個曲線模空間相交數的猜測,Kontsevich放棄幾個晚上
參加宴會的機會,想出了一個證明的思路,在會議結束前,Kontsevich報告了他的
想法,引起很大的反響。Max-Plank研究所所長Manin於是把他的訪問期限
延長到了3年。這是Kontsevich一生的轉折點,一年後他就完全證明了Witten猜測,
還證明了兩個量子重力模型的數學等價性,開始躋身世界一流數學家行列。
就是下面兩篇文章

[1]Intersection theory on the moduli spaces of curves,
Func. Anal. Appl. 25, No 2, 123-129(1991)

[2]Intersection theory on the moduli spaces of curves and the matrix
Airy function, Comm.Math.Phys. (1992) 147, 1-23

1992年Bonn大學授予Kontsevich博士學位。在Max-Plank研究所期間Kontsevich還
到Harvard,Princeton,Berkeley,Rutgers等大學訪問。

Kontsevich的數學天賦展露無遺,下面這片文章引入了著名的Kontsevich積分,
並用之構造了新的扭結不變量。是目前公認的扭結分類最有效的不變量。

[3]"Vassiliev's Knot Invariants."
Adv. Soviet Math. 16, Part 2, 137-150, 1993.

(二)關於Gromov-Witten不變量

1993年的時候阮勇斌和田剛合作發表了一篇重量級的文章
Mathematical Theory of Quantum Cohomology,其中證明了量子上同調環的
結合律,並且對一類所謂半正定辛流形構造了後來被稱為Gromov-Witten class
的不變量。他們的工作主要是基於Gromov的辛流形偽全純曲線的開創性工作和
Witten在拓撲sigma模型方面的一些物理思想。Gromov-Witten不變量的叫法
最早應該是Kontsevich和Manin的文章

[4]Gromov-Witten classes, quantum cohomology, and enumerative geometry
Comm.Math.Phys.,164:3 (1994), 525-562

Kontsevich和Manin推廣了Ruan和Tian的工作,並且給出了GW不變量的全新解釋,
他們的文章有不嚴格的地方,有一些是“直覺上”和“概念上”的論證,留下了
被人攻擊的口實。但其中的許多思想還是很值得研究的。“嚴格性”是數學家一
直遵循的一條戒律,但現代數學的發展,以及物理學思想對數學的影響日益顯著,
特別是某些物理學家,可以從直觀的物理想法上預測深刻的數學結論,然後把證
明的細節拋給數學家們。似乎在許多大家看來,想法是最最要緊的,技巧嘛,只
要想法對頭,總能推出來的拉。

其實Kontsevich等人的文章還是很推崇Ruan和Tian的工作的。也看到過有人用
Gromov-Ruan-Witten不變量的,反正同行是清楚Ruan和Tian的貢獻的。就象提到
Atiyah-Singer指標定理,人們也不會忘了Hirzbruch和Bott一樣。

GW不變量有很多問題現在還是研究熱點,特別是C.Taubes的工作
建立了GW不變量和SW不變量的聯繫。

(三)同調鏡象對稱,離菲爾茲獎一步之遙

Kontsevich最重要的工作之一同調鏡象對稱是在1993年作出來的,Kontsevich那時
在Berkeley任教。

鏡象對稱是弦論研究里發現的關於3維Calabi-Yau流形的對偶關係,物理學家用
鏡象對稱原理可以預測射影流形上曲線的條數公式,這個是意大利老一輩代數幾何
學家就研究過的問題,但是難度太大,一直沒有進展。沒想到卻在物理上發現了
一線曙光。一下子鏡象對稱就成為弦論里研究最多的分支,但是直到Kontsevich的
工作出爐以前,這個領域裡到處都是猜測,只有一些零星的結果,特別是對於鏡象
對稱的數學解釋沒有一點頭緒。

Kontsevich的以下兩篇文章是巨大的貢獻。

[5]Enumeraion of rational curves via torus actions, preprint,1994

[6]Homological algebra of mirror symmetry
Proceedings of the International Congress of Mathematicians, Zurich (1994)
vol. I, Birkhauser (1995) 120-139

他給出了幾個射影流形上曲線條數的公式,用計算機驗證的結果和物理上預測的結果
完全一致。他還用Fukaya範疇給出了鏡象對稱的一個數學解釋,
稱為Kontsevich Programm,裡面除了複雜的推導,還有許多的conjecture,直到現在
都還沒法完全搞懂,但人們依然相信Kontsevich的這套理論是站得住腳的。後來
Strominger,Yau,Zaslow從另一個角度給出鏡象對稱的數學解釋,成為現在研究的很熱的
SYZ猜想。

Kontsevich在1994年蘇黎世數學家大會上做一小時報告,內容就是上面的文章[6]。
這時候年僅30歲的Kontsevich已經是公認的國際上最傑出的年輕數學家了。

(四)遠赴巴黎,終獲桂冠

Kontsevich的弟弟是美國San Francisco的計算機視覺專家,Kontsevich本來已經打算
在Berkeley買一套房子終身定居了,這時候巴黎高等研究所邀請他擔任終身教授,
那時侯IHES只有4位終身研究人員,其中有兩位俄國人,Mikhael Gromov和
Nikita Nekrassov,加上那裡不用教書,巴黎又是世界上數一數二的數學中心,
Kontsevich於是離開了對他再三挽留的加州Berkeley分校,成為IHES有史以來最年輕的
一位終身教授。

Kontsevich在巴黎期間繼續有好的工作問世,代表作是

[7]Lyapunov exponents and Hodge structures
in "The mathematical beauty of physics: in memory of Claude Itzykson"
(5-7 juin 1996, Saclay) J.M.Drouffe and J.B.Zuber (Eds.)
Advanced series in mathematical physics (1997) 24, 318-332

[8]Dexxxxation quantization of Poisson manifolds
preprint IHES/M/97/72 (1997)

[9]Operads and Motives in Dexxxxation Quantization
Lett. Math. Phys. (1999) 48, 35-72

[10]with Y.SOIBELMAN
Homological mirror symmetry and torus fibrations
in "Symplectic geometry and mirror symmetry",
K.FUKAYA, Y.-G.OH, K.ONO, G.TIAN (Eds.) World Scientific (2001) 203-263

和一些大家一樣,Kontsevich的一些文章只有預印本,但這並沒有太大的影響,網上
都有的。

比如那個Voevodsky在1996年證明Milnor猜測的文章至今未發表
http://www.math.uiuc.edu/K-theory/0170/

還有L.Lafforgue的弟弟V.lafforgue證明Baum-Connes猜測的文章也沒有發表
http://www.math.jussieu.fr/~vlafforg/

他們可能是想把文章做的完善一點再投吧。

終於在1998年的國際數學家大會上,Kontsevich和劍橋大學的Borcherds,Gowers,
Harvard的Mcmullen一起獲得菲爾茲獎。聽說Kontsevich在Moscow大學的老師Gelfand
為Kontsevich的獲獎出了很大的力,這個其實無可厚非。畢竟只有獲獎者自己的實力
才是能夠征服挑剔的菲爾茲獎Commitee members的唯一武器。

在ICM上為Kontsevich的工作做介紹的,正是C.Taubes。

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