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第39章 园林的硕果

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1965年的巴黎,冬日的第一场细雪悄然飘落,为塞纳河左岸的屋顶和街道铺上了一层薄薄的银纱。在哲也与晴子那间充满书卷气息的公寓里,暖气的微响与窗外雪落的静谧交织,营造出一种与世隔绝的、适于深度沉思的安宁氛围。与丈夫哲也书房里那种弥漫着抽象思辨与宏大架构的、近乎战斗般的紧张感不同,客厅兼晴子工作区的一角,则洋溢着一种截然不同的、如同春日庭院般细致、耐心且充满内生性喜悦的学术气息。

中森晴子并没有像哲也那样,将目光投向朗兰兹纲领那连接数论与几何的、壮丽如星海的未知疆域。她的心神,始终沉醉于那片她自学生时代起就无比钟爱的、看似“小巧”却内藏无尽玄机的数学园林——丢番图逼近与组合数论。而她最痴迷、倾注心血最多的,便是那个表述极其简单,却困扰了数学家数十年的埃尔德什-施特劳斯猜想:对任意大于1的自然数 n,方程 4\/n = 1\/x + 1\/y + 1\/z 是否总有正整数解 (x, y, z)?

这个猜想,在崇尚宏大叙事与深刻统一性的艾莎学派主流视野中,或许只能算作是数学花园边缘的一株“奇花异草”,有趣,但似乎并非通往宇宙核心奥秘的必经之路。学派的“骑士”们,如哲也,他们的思维是架构式的、自上而下的,追求的是为整个数学领域绘制新版图、制定新语法。而晴子的工作方式,则是园艺式的、自下而上的。她不像骑士们那样策马扬鞭,去征服远方的山脉;她更像一位极具耐心的园丁,俯身于一方具体的苗圃,用精巧的工具和细腻的手法,去修剪、嫁接、培育,专注于让一株特定的花卉绽放出它所能达到的、最极致的美丽。

她的书桌上,没有画满抽象符号和交换图的黑板,而是铺陈着大量写满了数字、同余式、以及各种分情形讨论的演算纸。这些草稿,乍看之下,似乎有些琐碎,甚至带着一种老式数论的“笨拙”感。但若仔细审视,便会发现其中蕴含着的、一种与晴子本人性格如出一辙的、极致的美德:清晰、严谨、步步为营,以及一种对数学对象内在组合结构的、近乎直觉的敏锐洞察力。

她的突破,并非来自石破天惊的灵感,而是源于经年累月的系统性耕耘和方法论的持续优化。她没有试图去寻找一个“一击必杀”的证明,那是哈代式的、充满英雄主义色彩的幻想。她采取的是分而治之的策略,一种将无穷化为有限、将全局问题分解为局部处理的、充满东方智慧的“微雕”技艺。

第一步:同余分类——为无穷建立秩序

晴子的第一步,是为看似杂乱无章的自然数集合,建立一个精细的“网格”坐标系。她选取一个足够大的、精心设计的合数 (其因子包含了多种小素数),然后将所有的自然数 n 按照它们除以 的余数进行分类。也就是说,将所有自然数划分到 个“同余类” 中。例如,所有除以 余 1 的数归为一类,余 2 的归为另一类,以此类推。

这一步骤的意义在于,属于同一个同余类的数,在模 的意义下,其算术性质是相似的。这就好比将一片混沌的森林,按照树木的品种和树龄,划分成不同的区域,从而可以有针对性地研究每一类树木的生长规律。晴子需要做的,就是为绝大多数(理想情况下是全部)的同余类,找到构造解的通用方法。

第二步:构造性证明——为每一类量身定制解法

这是晴子工作中最核心、也最显功力的部分。对于绝大多数同余类,她并没有满足于“存在性”证明(即只是证明解存在,但不知道具体是什么),而是致力于寻找显式的、统一的公式,来构造出解 (x, y, z)。

她花费了无数个日夜,通过大量的数值实验和模式识别,结合连分数、二元一次不定方程理论以及模运算的巧妙性质,为一个个同余类“量身定制”了求解公式。例如,对于 n ≡ r (od ) 的某一类数,她可能发现,总可以设 x = an + b, y = + d, z = e*n + f,其

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