量子位 02-09
北大谢俊逸袁新意合作论文登数学四大顶刊!合力破解50年猜想
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北大谢俊逸、袁新意合作论文,被数学四大顶刊接收!

还是四大顶刊中年发文量最少的《Acta Mathematica》。

这篇论文题为 "Partial Heights, Entire Curves, and the Geometric Bombieri – Lang Conjecture"(部分高度、整曲线与几何 Bombieri – Lang 猜想),核心成果是:

在特征 0 的函数域上,证明了具有到阿贝尔簇有限态射的代数双曲射影簇的几何 Bombieri – Lang 猜想。

论文同时引入了 " 部分高度 " 这一全新的解析工具,并提出了 " 非退化猜想 ",为后续研究提供了系统性的框架。

论文早在 2023 年 5 月便上传至预印本平台 arXiv,历经近 3 年的审稿后终获正式接收。这也是袁新意第 5 篇被数学四大刊接收的文章、回国后的第 3 篇,同时也是谢俊逸回国后被四大刊接收的第 3 篇。

两位作者目前均任职于北京大学北京国际数学研究中心。

从 Mordell 猜想到 Bombieri – Lang 猜想:半个多世纪的推进

理解这篇论文的研究背景,还要回溯丢番图几何领域半个多世纪的发展脉络。

1983 年,Faltings 证明了 Mordell 猜想,亏格大于 1 的代数曲线上只有有限多个有理点。

Bombieri – Lang 猜想则是 Mordell 猜想向高维的推广:它断言满足特定双曲性条件的高维射影簇上,有理点仍然只有有限多个;如果将双曲性条件放宽为 " 一般型 ",则猜想断言有理点的集合不会 Zariski 稠密。

在数域上,除了 Faltings 证明的 Mordell 猜想本身以及阿贝尔簇子簇的情形之外,Bombieri – Lang 猜想目前大部分仍悬而未决。

在函数域上,Bombieri – Lang 猜想有一个对应的 " 几何版本 "。这一版本此前已在若干情形中被证明:

对于曲线在特征 0 下完成证明,Samuel(1966 年)处理了正特征的情形;对于阿贝尔簇的子簇,由 Raynaud(1983 年)和 Buium(1992 年)在特征 0 下给出证明,Hrushovski(1996 年)将结果推广到所有特征;对于余切丛丰沛的光滑射影簇,由 Noguchi(1981 年)和 Martin-Deschamps(1984 年)先后完成。

那么,谢俊逸和袁新意的这篇论文做出了哪些新的突破?

他们为双曲簇情形的几何 Bombieri – Lang 猜想引入了一套全新的方法,证明了对于特征 0 的函数域上具有到阿贝尔簇有限态射的代数双曲射影簇,猜想成立。

这一结果涵盖了此前 Raynaud 和 Buium 等人关于阿贝尔簇子簇的经典结果,且证明方法与已有工作完全不同。

论文的核心在于引入了 " 部分高度 " 这一新的解析概念。

在经典框架中,Weil 高度函数通过在整条基曲线上积分来衡量代数点的 " 高度 ";而部分高度则将积分区域缩小到曲线上的一个开圆盘,从而获得对高度的一种局部度量。

论文提出的 " 非退化猜想 " 断言:如果一个有理点序列的 Weil 高度趋于无穷,那么其部分高度也趋于无穷——两种高度实际上可以相互控制。

证明的整体策略是反证法:

假设一个双曲簇上存在高度无界的有理点序列,由非退化猜想可知部分高度也无界;

进而利用复几何中经典的 Brody 引理,从这些截面的限制中构造出纤维上的一条整曲线,即从复平面到簇的非常值全纯映射;

然而双曲性假设恰好排除了整曲线的存在,由此产生矛盾。

在本文基础上,谢俊逸和袁新意还上传了另一篇后续论文,将结果从双曲簇推广到更一般的分歧覆盖情形。据了解,已有学者在两人成果的基础上证明了更广泛情形的几何 Bombieri – Lang 猜想。

两位作者的学术轨迹

袁新意,祖籍湖北麻城,2000 年参加国际数学奥林匹克竞赛获得金牌,之后进入北大数学系。

他与刘若川、恽之玮、宋诗畅、肖梁、许晨阳等人同为北大数学 " 黄金一代 ",又与张伟、恽之玮、朱歆文并称 " 数学界四小天鹅 "。

2004 年袁新意赴哥伦比亚大学深造,师从华人数学家张寿武,2008 年获博士学位。同年他成为首位获得美国克雷研究所研究奖的华人。

此后他先后在克雷数学研究所做博士后,担任哥伦比亚大学 Ritt 助理教授、普林斯顿大学助理教授和加州大学伯克利分校助理教授。2020 年,袁新意回到母校北京大学,任北京国际数学研究中心教授至今。

袁新意的研究集中在 Arakelov 几何、代数动力学、丢番图几何、志村簇以及 L 函数的特殊值等领域。他的独作成果正式发表在另一数学四大顶刊《Annals of Mathematics》上;随后他在第十届世界华人数学家大会上获颁 ICCM 数学奖金奖。算上本篇论文,袁新意已有 5 篇文章被数学四大刊接收,其中 3 篇是回国之后的工作。

谢俊逸来自广西,从广西师大附属外语学校考入中国科学技术大学,后通过巴黎高等师范学院国际招生项目赴法深造。

他先后在巴黎高等师范学院、巴黎第七大学和巴黎综合理工大学学习,2014 年获博士学位,博士论文获新世界数学奖博士论文金奖。2016 年他在法国国家科研中心(CNRS,雷恩第一大学)取得终身职位。2021 年,谢俊逸辞去法国终身教职,加入北京大学,任北京国际数学研究中心教授至今。

谢俊逸的研究兴趣是算术动力系统及相关的丢番图几何、代数几何和复动力系统。谢俊逸与袁新意的合作由来已久:回国第二年,两人合作证明几何 Bogomolov 猜想的论文便发表在四大顶刊之一的《Inventiones Mathematicae》上;

两人都将在今年的国际数学家大会(ICM)上分别作 45 分钟报告。Bombieri – Lang 猜想作为算术几何领域的核心猜想之一,仍有大量开放情形等待解决,数域上的 Bombieri – Lang 猜想至今几乎没有一般性的结果。

论文地址:

https://arxiv.org/abs/2305.14789

参考链接:

[ 1 ] https://intlpress.com/journals/journalList?p=4&id=1804409921462136833

[ 2 ] https://mordell.org

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