我的学习群里全是真大佬 第325章

  他放下粉笔,转过身。

  “这是雅可比1828年给出的一个精确公式。”

  “对每一个n,它有几组解,看它的因子里头模4余1的有几个、模4余3的有几个,做一个差,再乘以4。”

  “完事。”

  台下“嘶”地一声。

  有几个研究生忍不住低声嘀咕了。

  “这……这是怎么写出来的?”

  “这两件事怎么扯上的?”

  李东笑了一下。

  他抬起手,在黑板上写了一组新的符号。

  【Z[i]={ a + bi : a, b∈Z}】

  “高斯整数。”

  “a加b乘i。”

  “a和b都是整数。”

  “在这一个新的数系里头,你做一件事。”

  “你把一个整数n,展开成它在Z[i]里的素因子分解。”

  他在黑板上画了一个分支。

  “在普通的整数里,5是素数。”

  “可是在Z[i]里,5 =(2 + i)(2– i)。”

  “它分裂了。”

  “3呢?在Z[i]里,它还是素数,它不分裂。”

  “7呢?也不分裂。”

  “为什么有的素数分裂,有的不分裂?”

  他看了一眼章衡。

  章衡的眼睛已经发亮了,然后大声说道。

  “模4余1的分裂。”

  “模4余3的不分裂。”

  李东点了点头。

  “所以r2(n)其实问的是什么?”

  “问的是把n在Z[i]里头分解成两个高斯整数的乘积,有多少种分法。”

  “这是高斯整数里头的'除数函数'。”

  “换一个数系,这个问题从'数解'变成了'数除数'。”

  “换一个视角,这个问题就从'代数变换的组合问题',变成了'数论里头熟悉的因子计数问题'。”

  他停顿了一下,指了指邱嘉源

  “这位同学,你刚才那一个面积估算说r2(n)的平均阶是π。”

  “你知道为什么是π吗?”

  邱嘉源有些犹豫的说道。

  “圆的面积公式。”

  “是。”

  李东摇了摇头。

  “也不是。”

  “圆的面积公式,是一个表象。”

  “你把这个解数函数r2(n)做一个 Dirichlet级数。”

  李东在黑板上又写了一行。

  【Σ r2(n)/ n^s = 4·ζ(s)· L(s,χ)】

  “它在解析上分裂成两个东西的乘积。”

  “一个,是黎曼ζ函数。”

  “另一个,是模4那一个非平凡特征的 Dirichlet L函数。”

  “乘积的第一项,在s=1处有极点,留数等于1。”

  “乘积的第二项,在s=1处的值,是π/4。”

  “两个一乘,就出了那一个π。”

  “这才是为什么平均阶是π的原因。”

  “那一个π,不是从圆里头掉出来的。”

  “是从一个L函数里头掉出来的。”

  台下的人现在已经懵了。

  邱嘉源那一口气没缓上来。

  他刚才答的“圆的面积”。

  是这个L函数在s=1那一头留下来的一个偶然事件。

  李东转过身。

  “我们再退一步。”

  “刚才那一个L(s,χ)是什么?”

  “它是把模4那个简简单单的奇偶性,翻译成了一个解析对象。”

  “这一档东西,有一个名字。”

  “它叫……自守L函数最初的、最最最低维的一个例子。”

  “GL(1)上的自守L函数。”

  他到此刻,一句“朗兰兹”都没提。

  但是在场的研究生们,听到这儿,脸色都已经变了。

  他们意识到了。

  这个看起来像是“小学生数题数解”的小游戏。

  是一个19世纪的数学家用最朴素的方式,触碰到了20世纪最庞大的那一座山的山脚。

  而这一座山,刚刚由这一位面前的少年,被命名了一块新的山头。

  李东在黑板上,把那两个公式之间画了一根简单的箭头。

  然后他看着台下。

  “我说这一节课不讲朗兰兹。”

  “我没骗你们。”

  “我没讲。”

  他笑了一下。

  “但你们刚才听见的每一个字,其实都在讲。”

  “问题没变。”

  “a2+ b2= n,解多少组。”

  “答案在变。”

  “代数视角告诉你,要换数系。”

  “几何视角告诉你,平均阶是π。”

  “分析视角告诉你,π来自于一个L函数。”

  “它们其实是同一件事。”

  “同一件事,只是被不同的人,用不同的语言,说了三遍。”

  台下安静极了。

  李东这个时候,语气慢了下来。

  “我以前有一位高中老师。”

  “教我数学的。”

  “他和我说过一句话。”

  “原话当然我记不太清了,我就大概说说意思。”

  “几何也好,代数也好,分析也好,数论也好,组合也好。”

  “它们看起来在不同的房间里。”

  “那只是因为给它们盖房子的人,把墙砌起来了。”

  “墙不是知识。”

  “墙是为了教学方便。”

  “你需要哪一个房间里的知识的时候,顺手把这面墙拆了就是了。”

  “拆完了,房子就连成了一片。”

  “今天这一节课,讲的就是怎么拆这些墙。”

  教室里安静得能听见后排的人咽口水的声音。

  李东抬起头。

  他的目光从台下扫过。

  “再过五十年,等你们当中有人坐到我现在这一个位置上,跟下一代讲这一道题的时候。”

  “我希望你们告诉他们的,不是雅可比怎么写出那一个公式。”

  “也不是高斯怎么数那一片整点。”

  “是一句话。”

  他停了一下。

  “数学,从来都只有一种数学。”

  “它穿过不同的窗户,洒下了不同的影子。”

  “我们做数学的人,一辈子要做的就只有一件事——”

  他抬起头。

  “穿过那些影子,去找那一束光。”

  教室里头,先是有那么半秒的鸦雀无声。

  然后,有人先鼓起了掌。

  紧接着,所有的人都跟着站起来鼓掌了。

  五百多双手。

  拍出来的那一阵掌声,像是要把光华楼的天花板掀起来一样。

  经久不息。

  李东就站在讲台上。