清晨七點的北大圖書館數(shù)學分館,晨霧還沒散盡,雕花窗欞外的博雅塔只露出半截灰磚塔尖。
林舟抱著塞爾批注版的《橢圓曲線算術(shù)理論》坐在老位置,面前攤開的草稿本上,昨晚抄下的 Weierstrass 公式旁,己經(jīng)畫滿了密密麻麻的問號。
“4a3 + 27*2≠0,確保非奇異…… 可為什么判別式 Δ=0 就會出現(xiàn)奇點?”
他咬著筆桿,指尖劃過書頁上塞爾用紅筆圈出的 “代數(shù)曲線奇點分類” 章節(jié) —— 批注里寫著 “需結(jié)合代數(shù)幾何中的扎里斯基拓撲理解,不可孤立看方程”,字跡遒勁,和書簽上的小字筆跡有些像。
他想起系統(tǒng)推薦的習題:《橢圓曲線算術(shù)理論》第三章習題 7,要求驗證 “當 a=-3,*=2 時,橢圓曲線 y2=x3-3x+2 存在尖點”。
林舟立刻在草稿本上寫下方程,先算判別式 Δ=-16 (4×(-27)+27×4)=-16×0=0,符合系統(tǒng)提的 “奇點條件”。
可怎么證明這是 “尖點” 而非其他奇點?
他翻到《模形式導引(1984 年孤本)》的第 42 頁,系統(tǒng)推薦的 “伽羅瓦群作用” 章節(jié)里,有一行鉛筆批注:“尖點判定可求偏導,看雅可比矩陣秩 —— 這是代數(shù)曲線的基礎(chǔ)操作,別偷懶”。
林舟眼睛一亮,立刻計算偏導數(shù):對 x 的偏導是 3x2-3,對 y 的偏導是 2y。
代入曲線與 x 軸的交點(x=1 時,y2=1-3+2=0),得到雅可比矩陣為 [[0,0]],秩為 0—— 恰好符合尖點的判定條件(雅可比矩陣秩小于 1)。
“原來如此!”
他猛地攥緊筆,草稿紙上的等號畫得格外重,意識里的進度條輕輕跳了一下:理論知識掌握度 4.8%。
這微小的提升讓他精神一振,又挑了習題里的另一個例子:a=0,*=0,方程變?yōu)?y2=x3。
算判別式 Δ=0,求偏導得 [[3x2,2y]],在原點 (0,0) 處矩陣秩仍為 0。
可塞爾的批注里特意標了 “此為結(jié)點,非尖點”—— 林舟頓住了,剛提起的筆懸在半空。
“都是秩 0,怎么分尖點和結(jié)點?”
他皺著眉翻書,指尖又蹭到了書架內(nèi)側(cè)的 “華” 字劃痕。
這次指尖的暖意更明顯,像有微弱的信號在提醒他 —— 他忽然想起昨晚看的《代數(shù)數(shù)論進階》里,有一章講 “參數(shù)化曲線的光滑性”,里面提過 “用冪級數(shù)展開判斷奇點類型”。
林舟趕緊把那本書找過來,翻到第 79 頁。
系統(tǒng)似乎察覺到他的思路,意識里彈出一行淡藍色提示:提示:尖點對應參數(shù)化后一階導數(shù)為 0、二階導數(shù)非 0;結(jié)點對應兩分支切線不同 —— 可嘗試對 y2=x3 做參數(shù)化,令 t=y/x(x≠0)他順著提示往下算:令 t=y/x,則 y=tx,代入方程得 t2x2=x3,即 x=t2,y=t3。
對 t 求導,一階導數(shù) dx/dt=2t,dy/dt=3t2,在 t=0(對應原點)處均為 0;二階導數(shù) d2x/dt2=2,d2y/dt2=6t,t=0 時前者非 0—— 符合尖點特征。
再試 y2=x3-3x+2 的 x=1 處,參數(shù)化后算到二階導數(shù)時,林舟忽然停筆 —— 草稿紙上的演算步驟,竟和塞爾批注里 “某類橢圓曲線奇點判定實例” 的推導框架重合了。
他抬頭看了眼窗外,晨霧散了些,陽光落在書簽背面,露出一行之前沒注意的小字:“1978 年冬,證此例時卡了三天,后得陳先生提點”。
“陳先生?”
林舟心里一動,導師提過,陳院士年輕時曾跟著塞爾訪學。
他低頭繼續(xù)算,等最后一筆落下,草稿本上終于清晰寫著 “故 a=-3,*=2 時,曲線在 x=1 處為尖點” 時,意識里的進度條又跳了:6.8%。
“才提升 2.6%?”
林舟揉了揉發(fā)酸的手腕,卻沒覺得沮喪 —— 剛才的演算里,他至少回頭翻了五次書,驗證了三個定理,這種 “啃透每個細節(jié)” 的感覺,比首接得到答案更踏實。
這時,穿灰色中山裝的老教授推著書車經(jīng)過,瞥見他草稿本上的公式,忽然停下腳步:“年輕人,研究橢圓曲線的奇點?”
林舟抬頭,才發(fā)現(xiàn)是數(shù)學系的李教授,主攻代數(shù)幾何。
“***好,我在做第三章習題 7。”
他把書遞過去,李教授翻到塞爾的批注,笑了:“塞爾這批注,當年陳先生也抄過 —— 對了,你注意到?jīng)],這類有尖點的橢圓曲線,恰好和 *SD 猜想里‘莫代爾群秩為 0’的情況相關(guān)。”
林舟心里猛地一震。
*SD 猜想!
他光顧著驗證習題,竟忘了最初的目標。
李教授剛要再說,林舟意識里的系統(tǒng)突然彈出新的文字,這次不是提示,而是清晰的 “關(guān)卡” 劃分:*SD 猜想拆解:第一關(guān) —— 計算 y2=x3-3x+2 的莫代爾群秩任務(wù)要求:1. 先學習《橢圓曲線的有理點》第西章 “Nagell-Lutz 定理”;2. 找出該曲線所有有理點,據(jù)此確定莫代爾群秩;3. 禁止首接引用己有結(jié)論,需自主驗證每個有理點的有效性。
“莫代爾群秩……” 林舟喃喃重復,李教授聞言點頭:“這是破解 *SD 的第一步 —— 先搞懂‘曲線有多少獨立的有理點’,才能談后續(xù)的 L 函數(shù)關(guān)聯(lián)?!?br>
他拍了拍林舟的肩:“慢慢來,每一關(guān)都踩實了,后面的路才好走。”
李教授走后,林舟盯著系統(tǒng)的 “第一關(guān)” 提示,又看了眼草稿本上的曲線方程。
晨光里,他在新的草稿頁頂端寫下:“*SD 第一關(guān):Nagell-Lutz 定理→找有理點→算秩”,筆尖落下時,進度條末尾的熒光閃了閃,像是在為他的 “闖關(guān)” 倒計時。
精彩片段
書荒的小伙伴們看過來!這里有一本高山上的花的《華夏科技躍遷錄》等著你們呢!本書的精彩內(nèi)容:下午三點的北京大學圖書館數(shù)學分館,陽光透過雕花窗欞,在鋪著深棕色木地板的走廊上投下幾何形狀的光斑。林舟踮著腳,在三樓 “代數(shù)幾何特藏區(qū)” 的書架前張望 —— 這里的每一本書脊上都印著燙金的作者名,從格羅滕迪克到懷爾斯,幾乎囊括了二十世紀以來所有數(shù)學巨擘的著作。作為北大數(shù)學系研一學生,他能進入這個需要導師推薦信才能申請的特藏區(qū),本身就是對他學術(shù)能力的認可。可此刻,林舟的指尖卻在一本深藍色封皮的《橢圓...