时光的河流,裹挟着冬日的寒意与初春的萌动,悄无声息地流入四月。京郊的别墅庭院内,几株晚樱终于耐不住暖意的催促,绽开了层层叠叠的粉白,在微风中轻轻摇曳,洒下细碎的花瓣。草木的绿意也愈发深沉浓郁,取代了冬日的枯槁,显露出勃勃生机。然而,这片盎然春意,似乎并未能穿透书房那扇紧闭的门扉,影响到内部那个恒定而专注的思维场。
张诚对p vs Np问题的研究,已持续了一个多月。这段时间里,他如同一位最有耐心的考古学家,在计算复杂性的浩瀚废墟中,小心翼翼地清理、辨析、尝试拼接那些可能指向核心奥秘的碎片。进展是有的,他初步构建了一个基于“计算历史轨迹”的“层积熵”模型,试图量化计算过程中信息探索的“无效程度”与“路径复杂度”。但这距离那个能够清晰界定p与Np的、坚不可摧的“层积不变量”,依然道阻且长。书房内的白板,如同经历了一场场无声的战役,写满又擦去,擦去又重写,循环往复,记录着思维的每一次冲锋与迂回。
就在张诚沉浸于这片充满挑战的新领域时,外界,一场因他而起,却早已被他抛诸脑后的学术风暴,迎来了一个至关重要的、官方性的节点。
四月的一个平常早晨,最新一期的《数学年刊》(Annals of mathematics)——这家被全球数学家奉为圣殿的顶级期刊,如期在全球范围内发行,包括其线上版本。而这一期的封面文章,赫然便是:
《纳维-斯托克斯方程全局光滑解的存在性与唯一性:基于历史关联约束理论的证明》
(Existence and Uniqueness of Global Smooth Solutions to the Navier-Stokes Equations: A proof based on historical correlation constraints)
作者:张诚 (Zhang cheng)
近半年的漫长、苛刻乃至严酷的审稿与修改过程(尽管张诚本人参与的修改部分极少,其论文的严密性让审稿人几乎无从下手,更多是格式与表述的微调),终于画上了句号。这篇承载着人类对湍流现象终极数学理解的鸿篇巨制,正式获得了学术圣殿的加冕。
它的正式刊载,如同在一场早已沸反盈天的辩论中,敲下了最具分量的法槌。之前基于arxiv预印本的所有讨论、惊叹、质疑乃至调侃,此刻都找到了最终的、权威的落点。全球数学界与应用数学、流体力学界,为之肃然。
随着《数学年刊》的纸质刊物被送往世界各地的图书馆和研究机构,其电子版被无数研究者下载、打印、仔细研读,那些站在学界金字塔最顶端的巨擘们,也纷纷发出了他们正式而深思熟虑的声音。
皮埃尔-路易·利翁(pierre-Louis Lions),法国数学家,1994年菲尔兹奖得主,因其在非线性偏微分方程、尤其是玻尔兹曼方程和纳维-斯托克斯方程方面的奠基性工作而闻名于世:
“(在接受《世界报》科学专栏采访时)我必须承认,当半年前第一次在arxiv上看到张的论文时,我感到了前所未有的震撼,以及……一丝谨慎的怀疑。纳维-斯托克斯方程,这是我为之耗费了数十年心血的方向,我深知其非线性魔力的可怕与迷人。张所引入的‘历史关联泛函’概念,是完全出乎我意料的。它像一束来自异域的光,照亮了我们曾经认为只能依靠蛮力估算和部分正则性技巧去摸索的黑暗角落。”
他停顿了一下,似乎在寻找最精准的词汇:“现在,经过《数学年刊》严格的同行评议程序并正式发表,我可以说,这篇论文不仅仅是正确的,它更是优美的(beautiful)和深刻的(profound)。张,成功地绕开了传统方法在处理奇点形成机制时遇到的本质困难,他转而从流动‘历史’的内在约束中,找到了维持光滑性的自洽逻辑。这不仅仅是解决了一个问题,更是为我们提供了一种理解复杂动力系统演化的全新哲学(philosophy)和语言(language)。‘历史层积动力学’,我认为,将成为未来偏微分方程研究,乃至更广泛复杂系统研究中的一个核心范式。”
查尔斯·费夫曼(charles Fefferman),美国数学家,1978年菲尔兹奖得主,在偏微分方程、数学物理等多个领域有卓越贡献,也是研究纳维-斯托克斯方程正则性的顶尖专家:
“(在普林斯顿高等研究院的内部研讨会上,对聚集而来的学者们说)好吧,先生们,我想我们可以把‘寻找N-S方程有限时间奇点’或者‘证明其全局正则性’从我们的‘愿望清单’上划掉了。(场内响起一阵善意的轻笑和惊叹)张诚做到了。以一种我们这些老家伙们完全没想到的方式。”
他的语气带着由衷的赞叹和一丝自嘲:“我曾经尝试过各种‘硬分析’(hard analysis)的技巧,试图在涡度拉伸的方程上找到足够强的不等式来控制它,但总是差之毫厘。张的‘历史关联’思想,本质上是一种‘软性’的、非局域的控制。他不再试图与非线性正面搏斗,而是巧妙地利用了非线性本身所蕴含的‘记忆效应’和‘因果律’,让它们相互制衡,从而实现了某种意义上的‘不战而屈人之兵’。这是一种大师级的手笔(a masterstroke)。这篇论文的发表,标志着一个时代的结束,也标志着一个新时代的开始——一个由‘历史层积动力学’引领的、探索复杂性的新时代。”
弗拉基米尔·沃埃沃德斯基(Vladimir Voevodsky),俄罗斯数学家,2002年菲尔兹奖得主,以在动机上同调等领域和开创同伦类型论而闻名,其思维以极其抽象和深邃着称:
“(通过其个人博客发布了一篇长文)我对流体力学本身知之甚少,但张诚这篇关于N-S方程的证明,吸引我的是其背后展现出的结构性的统一力量(unifying power of structure)。他将一个具体的、源自物理的偏微分方程问题,提升到了一个关于‘过程’、‘历史’和‘约束’的更高层次的数学框架中进行处理。他所定义的‘历史关联泛函’,在我看来,不仅仅是一个巧妙的分析工具,它更像是一个范畴(category)中的特定函子(functor),或者是在某种‘过程类型’(process type)上定义的模态算子(modal operator)。”
他的评论充满了跨界的想象力:“这让我思考,张的‘历史层积动力学’框架,其潜力可能远超于解决几个具体的数学难题。它或许为我们提供了一种统一的语言,来描述从物理演化、计算过程到甚至更抽象的数学构造中,那些依赖于‘历史路径’的现象。这篇N-S方程的证明,是这一强大框架的第一个震撼世界的应用案例,但我相信,绝不是最后一个。数学的未来,或许正在于这种跨越传统分支的、对深层统一结构的探索。”
4.陶哲轩,华裔澳大利亚籍数学家,2006年菲尔兹奖得主,以其在调和分析、偏微分方程、数论等多个领域的卓越贡献和令人惊叹的问题解决能力着称,被誉为“数学界的莫扎特”:
“(在他广受关注的个人博客上发表了详细的技术评论文章)如同许多同行一样,我怀着极大的兴趣和审慎的态度阅读了张诚的这篇论文。现在,随着它在《数学年刊》上的正式发表,我认为我们可以更有信心地宣布:湍流在数学上是光滑的(turbulence is mathematically smooth)。”
“张诚教授证明中最精妙的部分,在于他如何将看似不可控制的非线性项,通过‘历史关联泛函’这个精巧的透镜,分解为一系列可以精确估计其相互抵消效应的部分。这需要极其敏锐的物理直觉和近乎完美的数学掌控力。他引入的‘加权空间’和一系列先验估计的强化技巧,本身就代表了偏微分方程理论的重要进步。”
“除了解决这个百年难题,这项工作无疑将极大推动计算流体力学(cFd)的发展。既然严格证明了光滑解的存在性,那么发展更高精度、更稳定的数值方法就有了更坚实的理论基础。此外,我相信‘历史关联’的思想很快就会渗透到其他涉及记忆效应和非局域相互作用的物理模型中,比如某些类型的粘弹性流体或等离子体模型。”
这些来自不同风格、不同领域顶尖数学家的评价,从各个角度夯实了张诚这项工作的里程碑地位。它不仅是技术上的胜利,更是概念上的突破,哲学上的启迪。其影响力已经开始向数学之外的应用领域辐射。
而在京郊别墅的书房内,张诚对于《数学年刊》的刊载以及随之而来的、席卷全球学界的定论与赞誉,依然一无所知,也毫不在意。