Marzenie o matematycznej unifikacji


Matematyka to dosyć szeroka dziedzina. Tak szeroka, jak tylko możemy ją objąć, bo w praktyce nie ma ona granic. Jest również wewnętrznie różnorodna, acz różnice pomiędzy jej działami są często ogromne. Mimo jednak swej wewnętrznej różnorodności, wielu marzy o znalezieniu wspólnego mianownika dla wszystkich tych dziedzin, wspólnych fundamentów, pierwotnego wzorca, języka unifikacji. To się po prostu czuje, czasem widzi symptomy tych powiązań, ale brakuje pełnego zrozumienia współzależności.


W 2024 roku zespół dziewięciu matematyków pod przewodnictwem Dennisa Gaitsgory'ego i Sama Raskina dokonał czegoś, co wielu uważa za jeden z najważniejszych przełomów w matematyce ostatnich dekad. Udowodnili geometryczną hipotezę Langlandsa w pracy rozciągającej się na ponad 800 stron w pięciu artykułach. To osiągnięcie, które zajęło trzy dekady, stanowi kluczowy krok w kierunku tego, co Edward Frenkel nazywa wielką zunifikowaną teorią matematyki. Cała ta historia zaczęła się od 17-stronicowego odręcznego listu, który Robert Langlands napisał do André Weila w 1967 roku, mając zaledwie 30 lat i wizję, że pozornie niepowiązane obszary matematyki są w rzeczywistości głęboko ze sobą połączone.


Program Langlandsa działa jak matematyczny kamień z Rosetty, łącząc trzy fundamentalne domeny: teorię liczb (zajmującą się liczbami pierwszymi i arytmetyką), geometrię (opisującą kształty i powierzchnie) oraz ciała funkcji (uogólnienia równań wielomianowych). Geometryczna hipoteza Langlandsa ustanawia korespondencję między dwoma matematycznymi światami - stroną spektralną, która zawiera reprezentacje grup fundamentalnych powierzchni Riemanna, oraz stroną automorficzną z jej specjalnymi obiektami geometrycznymi zwanymi "eigensheaves" (nie wiem, jak to będzie w polskiej nomenklaturze topologicznej - snop równania własnego brzmi bardzo odlotowo). To trochę jak z transformacją Fouriera, która rozkłada złożone fale dźwiękowe na składowe częstotliwości, tylko że tutaj mamy do czynienia z o wiele bardziej skomplikowanymi falami geometrycznymi.


Dowód wymagał stworzenia niezwykle wyrafinowanego aparatu matematycznego, który zespół budował przez dziesięciolecia zgodnie z filozofią "podnoszącego się morza" Alexandra Grothendiecka. Czyli budowania aparatu teoretycznego od dołu, od szczegółu do ogółu.

Dlaczego ten dowód nazywany jest krokiem w kierunku wielkiej zunifikowanej teorii matematyki? Odpowiedź tkwi w tym, że pokazuje on fundamentalną jedność pozornie niezwiązanych konceptów matematycznych. Geometryczna hipoteza Langlandsa dostarcza matematycznego słownika, który pozwala badaczom atakować problemy w tym obszarze matematyki, który jest najkorzystniejszy dla danego zagadnienia. To nie tylko abstrakcyjna teoria - ma połączenia z fizyką teoretyczną, szczególnie z teorią pola kwantowego i teorią strun, a także potencjalne zastosowania w informatyce kwantowej i kryptografii.


Choć ten dowód stanowi monumentalne osiągnięcie, mimo że daje nadzieję na pełną unifikację, to obnaża również mnogość zagadnień, które trzeba jeszcze opisać, by zbliżyć się do tego celu.


Świeży artykuł w Nature (bo te wszystkie papiery przeczytał już ktoś poza autorami, przede wszystkim recenzenci ) - https://www.nature.com/articles/d41586-025-02197-3#ref-CR5

Pierwsza część dowodu - https://arxiv.org/abs/2405.03599 (resztę znajdziecie sobie, jak przebrniecie przez ten wstęp)


#matematyka #ciekawostki #nauka #dzikamatematyka

Komentarze (6)

radziol

@ataxbras niezły kosmos

ataxbras

@radziol Zgadzam się - jeśli to zostanie rozbudowane, to pewne problemy mogą zostać rozwiązane w nieoczekiwany sposób. Dla przykładu, rozkład liczb pierwszych jest podejrzewany o bycie rozkładem kształtowanym geometrycznie i związanym z PI.

radziol

@ataxbras to byłby piękny koniec obecnej kryptografii

LondoMollari

@ataxbras Daj znać jak im wyjdzie, że jednak Hipoteza Continuum ma jakąś odpowiedź. Jakieś 20 lat temu na studiach się założyłem że znajomym. ( ͡° ͜ʖ ͡°)


...tylko od jakichś 15 lat nie utrzymuję z nim kontaktu, i nie mam numeru, ale to już osobny, i raczej trywialny problem.

ataxbras

@LondoMollari Jeszcze trochę poczekasz. Bo program Langlandsa akurat nie obejmuje tego zakresu. A poza tym, niezależność hipotezy continuum od aksjomatyki ZF plus aksjomatu wyboru (on się zawsze musi wcisnąć ) powoduje, że właściwie brakuje punktu zaczepienia (bo nie da się w obrębie tej aksjomatyki nic z tą hipotezą udowodnić). Z tego co właśnie sobie poszukałem wynika, ze może rozszerzenie aksjomatyki coś pomoże, ale chyba nikt w to nie wierzy.

Zaloguj się aby komentować