200.


    而阿蒂亞-辛格指標定理的出現,則是現代數學統一性的極佳例子。


    它的出現,不僅在內容上,溝通了分析與拓撲學兩大領域,而且在研究方法上,涉及道分析、拓撲、代數幾何、偏微分方程、多複變函數等許多核心數學分支。


    而且阿蒂亞-辛格指標定理,在物理學上的“楊-米爾斯理論”中獲得了重要應用。


    因而阿蒂亞-辛格指標定理,被譽為現代數學的最大成就之一。


    阿蒂亞-辛格指標定理這樣涉及麵如此之廣的問題,毫無疑問,是超級困難的。


    如果是在進來算學碑之前,哪怕是給十個程理,他也不可能靠自己推導出這條定理。哪怕是他已經實現知道這個定理的最終形式,也不可能從頭把這條定理推到出來。


    但是,在經過這近3000層的問題洗禮,還有算學碑裏神秘資訊的淬煉後,程理的數學水平已經有了一個恐怖的飛躍。


    所以,在他自己都不敢想象中,他僅僅用了20多分鍾就把阿蒂亞-辛格指標定理給推導出來了。


    在解決了阿蒂亞-辛格指標定理後。


    程理就來到了第2996層,而這一層的問題,也同樣艱難,這是關於“如何解孤立子方程”的一道問題。


    對非線性數學問題越來越重視,也是20世紀下半葉數學發展的一個特點。


    在20世紀上半葉,線性偏微分方程獲得了很大進展。但是與之相比,非線性方程的研究卻困難重重。直到數學家們開始對“孤立子”方程的研究後,非線性方程領域才得到了重大的突破和發展。


    這一切起源於,一種名為“孤立波”現象的研究。


    所為的孤立波,就是指船隻突然停止時激起的水波。


    最早1834年,英國工程師拉塞爾,就對這種水波有所研究,他將這種水波形容為“一個滾圓而平滑,輪廓分明的巨大孤立波峰,以很快的速度離開船頭,向前運動著。在行進過程中,它的形狀和速度並沒有明顯的改變……”拉塞爾在做出這樣的描述時,還抱怨當時的數學家,並未提供能在數學上對這種孤立波描述的工具。


    直到1895年,荷蘭數學家科特維格才給出了孤立波現象的數學模型,一個非線性偏微分方程,這個方程也被成為kdv方程。


    kdv方程雖然被提出,但是以當時的數學水平卻無法解出這個方程。


    於是關於kdv方程的研究在半個多世紀裏,就這樣停滯不前。


    不過,問題並沒有就這樣結束。


    隨著物理學的發展,人們對各種波的研究加深後。


    很多人又開始對孤立波進行了進一步研究。


    然後,人們發現:兩個不同的孤立波在碰撞後,仍表現為兩個形狀不變的孤立波,然後在碰撞交錯後,仿佛什麽事情都沒發生一樣,繼續朝著自己原來路線前進著。


    於是,人們把這種兩個孤立波相撞後保持不變的現象,稱之為“孤立子”


    kdv方程於是就被成為了孤立子方程。


    孤立子問題一出現後,就馬上引起了人們的廣泛。


    因為人們發現,孤立子方程可以描寫許多自然現象的數學物理基本方程。


    最後經過許多數學家的努力後,才發展出一套“散射反演方法”,成功解出孤立子方程。


    程理也正是用“散射反演方法”解答了第2996層的問題。


    孤立子在非線性波理論、基本粒子理論等領域有著廣泛而重要的作用。


    它的發現是數學導致重大科學發現的一個例證。它表明,數學作為現代科學方法的三大環節(理論、實驗、數學)之一,已經並將進一步在當代基礎理論、應用技術等許多方麵發揮重要作用。


    現在人們已經發現很多在應用中十分重要的非線性方程,如正弦-戈登方程、非線性薛定諤方程等都具有這種孤立子解。


    人們還發現在等離子體光纖通訊中也有孤立子現象,科學家們還認為,神經細胞軸突上傳導的衝動、木星上的紅斑等都可以看做是孤立子。


    所以,孤立子方程,也是通過數學研究而導致重大科學發現的一個典型例證。


    在孤立子方程問題之後,程理在第2997層,遇到了著名的“分形問題”。


    20世紀數學,在幾何概念上有兩次飛躍,都與空間維度相關。


    一個是,從有限維道無窮維的飛躍。


    另外一個就是,從整數維到分數維的飛躍。


    而整數維道分數維的飛躍,發生在20世紀下半葉,起源於法國數學家蒙德爾布羅1967年發表的《英國海岸線有多長?》一文中。


    這實際上,就是分形問題研究的開始。


    海岸線問題,是一個實際的地理測量問題,科學家在實際考察中發現,不同國家出版的百科全書中,對英國海岸線長度,竟然有不同的長度記載,而且誤差竟然超過20%!


    然後,數學家蒙德爾布羅從數學上研究這一個問題,認為這種超常的誤差,與海岸線形狀的不規則有關。


    由於這種不規則,在不同測量尺度下將得出不同的測量結果。


    最後蒙德爾布羅采用“柯克曲線”作為思考海岸線問題的數學模型。


    所為的柯克曲線,就是以一個平麵等邊三角形的每條邊的中央三分之一為底,向外側作一小等邊三角形,然後抹去這小三角形的底邊,就可以得到一條新的閉折線。


    然後,在新曲線的每條邊上重複剛才的作圖,就可以這樣無限的繼續畫下去。


    這樣的一條曲線,就被成為了分形曲線。


    這樣的描述,也許不太好想象和理解。


    但在自然界中,有許多分形的例子。


    比如雪花,就是一個典型的分形圖案,可以將上麵的描述想象出就是雪花圖案的描繪過程。


    柯克曲線隻是具有分數維的幾何圖形的一個例子。


    蒙德爾布羅1977年正式將具有分數維的圖形稱為“分形”。


    並建立了以這類圖形為對象的數學分支——分形幾何。


    而正是隨後對分形幾何的研究,讓人們發現了“混沌”現象,從而建立了“混沌動力學”這一全新領域。

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