數論人生

數論是一門學科,也是我的人生。有人把酒論英雄,我用數字描天下。
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數學表達式

(2024-07-04 17:06:19) 下一個

很多物理學家們都致力於建立一個大一統的理論,即所謂的GUT (Grand Unification Theory)。這可能嗎?物理,還有化學、生物科學,都是實驗科學,講究的是實驗數據;在超微觀世界裏,那些狀態數據不是人類所能夠觀測到的。我們需要人的大腦去思考,以建立某種合理的模型。宏觀觀測所得到的統計數據需要通過合理、可靠的數量計算去找到某種內在規律,也就是各統計指標之間的相互關係。

問題是,數學表達式的基數是2^c, 其中c為連續基數。其中所包含的關聯法則比所有的自然規則更多,目前還沒有一個統一的表示方法。誰能寫出一個表達式,它包含所有的宇宙運行規則?是拉格朗日函數(Lagrangian),還是Schrodinger的波函數?是愛因斯坦的引力場方程,還是Navier 和Stokes的流體運動方程?這些方程的全部解的表示式還沒有寫出。

現在的數學體係那麽龐大,難道就真的沒有辦法將其統一?經過多年的演算,我終於找到了一個辦法:各種函數都可以用複函數的路徑積分表示,從而各種形體也可以用複變量表出,各種函數運算都可以積分化。

有人說,數學的最後發明是微積分,但是還不完全。牛頓-萊布尼茲的積分隻是所有積分的一種,函數可積的條件是連續性—一般的函數達不到。在勒貝格積分中,函數隻要是可測的。勒貝格的理論還揭示了,一個函數黎曼可積的充分必要條件是,其不連續點的集合具有零測度。費曼(Feynmann)的路徑積分是複積分的推廣,它不限製路徑的條數,可以趨向於無窮大,隻要引入適當的收斂因子即可。

收斂因子是人為構造出來的。為了把一個係統的狀態數據納入一個表達式中,我們通常構造一些生成函數。為了保證其收斂性,必須引入收斂因子。收斂因子的形式取決於數據的階;當數據的階不超過總數據量N的某個多項式時,生成函數中引入冪x^n即可。若數據呈指數級增長,就要除以Gamma(階乘)函數;如果數據的階達到Exp(N^p),可以引入因子Exp(-a * n^p)),其中,a 為正實數,p為有限正數。

幸運的是,自然界裏所有物體的狀態變量的個數總是可數的,正所謂“上帝創造整數”,階乘已經足夠了,並不需要無窮大的無窮大次方。而且,按照Stirling的公式,N!幾乎就是(N/e)^N。我用複積分的方法算出了兩個特別矩陣的逆矩陣;因而,單個變量的函數都可以用它在整數變量處的值唯一確定。包括數論中的積性函數,都可以用複積分表出。

數學的最終目的是解方程,也就是要把一個表達式寫成乘積的形式;這樣的話,式子的所有取值範圍便能嚴格確定。對於一個單變量函數,它的零點和極點需要先被定位,再去估計區間。為了估計範圍,可先確定變號數,為此先要把式子積分化,然後把被積函數分解因式,再用位相法等近似計算方法去估計最大值所在區間。如果是多變量函數,則用帶入或者消元的辦法去求解;這裏需要無窮級數的乘除法,必須要用遞歸的辦法再取極限。

說來容易做來難。為了把上述過程用數學符號表示出來,我用了200多頁;不過比起英國數學家James Wiles證明費馬大定理所用的1000多頁,這算是少的了。有了這種一般的表達式,哥德巴赫猜想和黎曼猜想也被我寫出來了。任何場論的方程的解也是可以寫出來的;相幹光的譜表示也行。要是我有實際材料就好了,一定把這個宇宙的最終秘密物理演示出來。

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