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周煒良與周氏坐標

來源:網絡資源 文章作者:奧數網整理 2018-06-20 16:43:10

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  數學家周煒良在代數幾何學方面的研究成果被國際數學界稱為“周氏坐標;另外還有以他命名的“周氏定理”和“周氏環”。

  周煒良1911年10月1日生于上海.

  周煒良的父親周達(美權)是清末民初著名數學家、集郵家,家境比較富裕.周煒良幼年在上海生長,從未進過學校.5歲開始學中文,11歲學英文,都由家庭教師講授.20年代上海的大中學校頗多使用美國的原文課本,周煒良即自學各種知識:從數學到物理,從歷史到經濟.1924年,周煒良懇求父親送他到美國讀書,先在肯塔基州的阿斯伯里學院補習,后來進入肯塔基大學.那時的主要興趣在政治經濟.直到1929年10月進入芝加哥大學時,仍然主修經濟學.可是此后兩年內發生了變化.

  1931年夏天,一位在芝加哥大學得到博士學位后又去普林斯頓工作一年的中國數學家,勸周煒良到普林斯頓去,或者去德國的格丁根大學——那時的世界數學中心.于是在1932年10月,周煒良帶著研究數學的模糊想法去了格丁根.補了半年的德文后,希特勒法西斯上臺,格丁根衰落了.周煒良在芝加哥時曾讀過B.L.范·德·瓦爾登(VanderWaerden)寫的《代數學》(Algebra),十分欣賞,于是轉到萊比錫大學隨范·德·瓦爾登研究代數幾何,這是1933年夏天的事.次年夏天,周煒良到漢堡渡暑假,遇到維克特(MargotVictor)小姐,成為好友.周煒良滯留漢堡大學,隨數學家E.阿丁(Artin)聽課.直至1936年初才回到萊比錫,在范·德·瓦爾登指導下完成博士論文,并和維克特完婚.婚禮上,正在漢堡大學留學的陳省身是唯一的中國賓客.

  周煒良成家立業之后,遂返回上海,在南京的中央大學任數學教授.一年后,抗日戰爭爆發,不得已留在上海.周煒良的岳父在德國曾有很好的工作,由于希特勒的種族迫害而流亡上海,幾乎身無分文.這時的周煒良必須自立掙錢,供養太太、兩個孩子,以及岳父母.

  抗日戰爭勝利后,周煒良計劃經營進出口貿易.大約在1946年春天,陳省身從美國返回上海.他力勸周煒良重返數學研究,并留下許多戰時發表的論文,特別是O.扎里斯基(Zariski)和A.韋伊(Weil)的論文預引本.周煒良雖然離開數學已近10年之久,但他終于作出了他一生中最重要的決定:回到數學領域.

  由于陳省身寫信給普林斯頓的S.萊夫謝茨(Lefschetz)作了推薦,周煒良在上海同濟大學短期任教之后,便于1947年春天到達普林斯頓.他在那里做了一些相當好的工作.次年,范·德·瓦爾登訪問位于美國馬里蘭州的約翰·霍普金斯大學,周煒良去看他,恰好該校有一個教職的空缺,周煒良遂應聘到那里就任副教授.1950年升任正教授.當年,戰后首次恢復的國際數學家大會在美國舉行,周煒良作為該校的正式代表與會,會后曾在哈佛大學短期講學.1955年再度去普林斯頓進行訪問研究,返回霍普金斯大學之后就任數學系主任,前后達11年之久(1955—1966).1959年,他當選為臺北中央研究院院士.1977年,周煒良退休,成為霍普金斯大學的榮退教授.

  周煒良把畢生精力奉獻給代數幾何的研究,成為20世紀代數幾何學領域的主要人物之一,以周煒良名字命名的數學名詞,僅在日本《巖波數學詞典》里就收有7個.回顧20世紀中國數學的歷史,能在世界數壇上留下痕跡的華人數學家并不多,周煒良是其中杰出的一位.

  代數幾何學是解析幾何的深入和發展.正如二元二次代數方程。x2+y2=r2的解集(x,y)可以表示半徑為r的圓,代數幾何的研究對象仍是高次多元代數方程或代數方程組的解集,即系數在某域k內的n元多項式F1,F2,…,Fn所形成的代數方程組F1(x1,…,xn)=0,F2(x1,…,xn)=0,…,Fn(x1,…,xn)=0的位于域k內的公共解集合V,我們稱之為代數簇(algebraicvariety),最簡單的代數簇就是平面曲線.橢圓函數、橢圓積分、阿貝爾(Abel)積分等都與平面曲線有關,復變量的代數函數論及黎曼曲面論進一步推動了現代代數幾何學的發展.

  19世紀下半葉,德國的R.克萊布施(Clebsch)、J.普呂克(Plcker)、M.諾特(Noether)以及意大利學派曾做出很大貢獻.經過J.H.龐加萊(Poincar)、C.E.皮卡(Picard)、J.W.R.戴德金(Dedekind)和A.凱萊(Cayley)的發展,到20世紀20—30年代,E.諾特(Noether)、E.阿廷(Artin)和他們的學生范·德·瓦爾登創立了抽象代數學,為代數幾何學的研究注入了新的活力.周煒良的代數幾何學研究正是在這樣的背景下開始的.

  周煒良坐標

  1937年,周煒良最初的兩篇論文發表在德國《數學年刊》(MathematischeAnnalen)上.第一篇是與范·德·瓦爾登合作的,第二篇則是周煒良的博士論文.這兩篇文章繼承了凱萊和普呂克的工作,并將其推廣到n維射影空間Pn上的代數簇.其中指出,任何n維射影空間Pn中的不可約射影族X可唯一地由一個配型(associatedform)Fx所決定,配型的坐標即著名的周煒良坐標.該坐標是普呂克坐標的推廣,現已成為代數幾何學研究的一項基本工具.

  抗日戰爭開始后,周煒良在上海閑居,繼續研究數學.1939年,他發表了一篇重要論文“關于一階線性偏微分方程組”,將C.卡拉西奧多里(Carathodory)的一項工作(1909)推廣到一般的高維流形.當時并未引起人們注意,事隔30余年之后,這篇文章成為非線性連續時間系統可控性數學理論的基石之一.控制論表達的周煒良定理(或稱卡拉西奧多里-周定理)可以寫成:

  設V(M)是解析流形M上所有解析向量場的全體,D是V(M)中對稱子集,T(D)是V(M)中含D的最小子代數,I(D,x)是通過x的極大積分流形.那么,對任何x∈M,y∈I(D,x),都存在一條積分曲線α:[0,T]→M,T≥0,使得α(0)=x,且α(T)=y.

  抗日戰爭后期,周煒良曾有論文涉及代數基本定理的拓撲證明和電網絡理論等,似乎已偏離了代數幾何學的方向.信息斷絕和乏人討論,恐是主要原因.

  周煒良于1947年到達普林斯頓高級研究院,開始了他的黃金創作期.他首先撰文闡明,E.嘉當(Cartan)意義下的對稱齊次空間可以表示為代數簇,因而能用代數幾何的框架研究其幾何學性質.該文所附文獻中包括華羅庚的有關矩陣幾何學的論文多篇.1947—1948年間,法國數學家C.謝瓦萊(Chevalley)也在普林斯頓,他對周煒良的這篇論文做了很長的評論性摘要,發表于美國的《數學評論》(MathematicalReview).謝瓦萊曾邀請周煒良證明下列猜想:“任何代數曲線,在一個代數系統中的虧數,不會大于該系統中一般曲線的虧數”.周煒良使用純代數的方法給出了證明,其主要工具之一仍然是范德瓦爾登-周煒良形式.

 

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