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數(shù)學心

第六百三十二章 正質量猜想

數(shù)學心 蔡澤禹 1524 2022-03-19 23:48:45

  這個猜想是說:在任何孤立的引力系統(tǒng)里,總質量或能量必定是正的。

  在此,質量和能量這兩個術語是互通的,因為正如愛因斯坦著名的方程式E=mc2所示,這兩個概念是等價的。

  因為宇宙可以被視為孤立系統(tǒng),所以正質量猜想也適用于整個宇宙。

  由于這個問題關乎時空的穩(wěn)定性,以及相對論本身的一致性,所以多年以來,每當舉辦廣義相對論的大型學術會議時,都會有專門的議程討論這個重要問題。

  簡言之,除非時空的總質最為正值,否則時空不可能是穩(wěn)定的。

  斯坦福的會議上,格羅赫發(fā)出戰(zhàn)帖,邀請幾何學家來攻克這個物理學家在當時仍無法解決的問題。格羅赫之所以向幾何學家尋求奧援,不但是因為幾何學和引力在理論基礎上有著緊密的關聯(lián),而且也因為質量密度為正,相當于空間中每一點的總曲率平均必定是正值。因此物理上的正質量猜想,可以轉化成一個幾何問題。

  格羅赫很渴望得到某種解答。他最近回憶說:“我們很難相信這個猜想是錯的,但要證明它成立也同樣困難?!彼€說,像這樣的事情,我們不能依賴直覺,“因為直覺未必會正確地引導我們”。

  他提出的挑戰(zhàn),就此一直印刻在我腦海里。數(shù)年之后,當我和以前的研究生、現(xiàn)任斯坦福大學教授的孫理察(Richard Schoen)合作研究另一個問題時,突然心血來潮,想到我們剛發(fā)展出來的幾何分析技巧,或許可以用到正質量猜想上。我們所做的第一件事,是依照處理大型問題時的慣用策略,把問題切割成數(shù)個較小的問題,以便各個擊破。因為正質量猜想對幾何學家來說并不容易理解,更別說要去證明了,所以在對付整個猜想之前,我們先試著證明幾個特例。更何況,從純幾何的觀點來看,我們并不相信這個猜想可以成立,因為它所斷言的結論似乎太強了。

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