一位惊世绝才的数学家,一人完成欧洲百年数学

1887年 , 印度的埃罗德出生了一位小男孩 , 名字叫做拉马努金 。 10岁的时候 , 他就展现出了与众不同的计算能力 。 作为一个孩子 , 他能重新推导三角函数和指数之间的欧拉等式 。


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13岁的时候 , 他偶然阅读了一本不起眼的数学书 , 这本书也是拉马努金唯一接触的西方现代数学 。 他建立书中提到的公式 , 因为贫穷 , 他没有任何其他的参考书 。 从此他的天才被唤醒了 。

因为他厌恶无聊的课程 , 未能上高中 , 成为了马德拉斯港口信托公司的一名低级职员 。 于是他在这期间 , 一个人计算了120个定理 , 重新推导了除了欧洲百年的数学 。 也就是说 , 欧洲百年的数学发展 , 只需要他一个人就可以搞定 。


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他将自己的成果寄给了三位著名的数学家 。 其中有两位不屑于看一个印度职员的信 , 直接扔掉 。 第三位是剑桥才华横溢的数学家戈弗雷.H.哈代 , 他被这封信完全的震惊了 。 这显然是一位天才的工作 , 其中一些定理 , 他自己也尝试证明 , 但结果是“完全失败” 。 一个没有接受过正规数学教育的印度人 , 居然挑战了欧洲百年的智慧 。


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哈代邀请了拉马努金来到剑桥工作 , 自此拉马努金的才华一发不可收拾 。 哈代回忆说:“拉马努金几乎每天都要给我看半打新定理 , 在这样的状态下 , 我已经完全不在乎他发现这些定理的过程了 。 ”

但是天妒英才 , 拉马努金的身体一直非常糟糕 , 在剑桥工作三年之后 , 他就病倒了 , 再也没能恢复 。 1919年 , 他设法回到了印度 。 1920年 , 33岁在印度去世 。 数学界最明亮的星从此陨落 。

但是天才永远是天才 , 拉马努金临去世前一年的工作 , 已经等同于一个伟大的数学家一辈子的工作 。

他留下了3卷笔记 , 总计400页 , 有4000个公式 , 那些公式有不可思议的幂次 , 却没有留下任何注释 。 那些令人困惑的定理 , 没有留下任何证明 。 直到1976年 , 在三一学院的一个箱子中发现了一份130页的论文 。 这份“丢失的笔记” , 就是拉马努金的方程演算 。


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数学家乔纳森.博温说 , “拉马努金的运作方式与我么所有人都不相同 , 他对事物的感觉仿佛是从他脑子里直接溢出 。 ”他的演算就好比另一种从未听过的音乐 , 和谐交融、神秘美妙 。

物理学家在关于弦的计算中 , 出现上千个项的和为零 , 后来才知道 , 这些是对称性引起 。 弦的对称性称为共形对称性 , 即拉伸或变形弦的世界面的对称性 。

这正是拉马努金的研究内容 , 既能保护共形对称不被量子理论破坏 , 又能奇迹般的满足许多数学恒等式 , 这些恒等式就是拉马努金模函数的恒等式 。

模函数是数学史上被发现的最奇怪的函数 , 它们出现在最遥远、最不相关的数学分支中 。 其中有一个函数的被称为拉马努金函数 , 这个奇异的函数包含一个高达24次幂的项 。


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拉马努金函数奇迹般的出现在弦理论中 , 拉马努金函数中的24中模式分别对应于弦的物理振动 , 每当弦通过分裂和重组在时空中执行复杂的运动时 , 必须满足大量复杂的数学恒等式 。 这些恒等式 , 恰好是拉马努金发现的数学恒等式 。

因为物理学家在计算相对论理论中弦振动出现的总数时 , 又添加了2个维度 , 这意味着时空必须有24+2=26个时空维度 。 当拉马努金函数被推广时 , 数字24被数字8代替 。 因此超弦的临界数是8+2=10 , 着就是第十维度的起源 。 正是这些椭圆模函数中出现的数字决定了时空的维度为10 。

自然法则在高维中自洽的表述时得到简化 。 拉马努金的模函数将时空维数固定为10 。 这反过来又可能给我们提供了解释宇宙起源的决定性线索 。