如果这个极限存在,它应该可以通过f在某种意义下表示。
哈代—李特尔伍德第二猜想本质上是对r的渐近估计。
肖宿换了个方向。
回到陶哲轩提到的“低维结构”想法。
假设存在某个抽象的数学空间x,和一个映射φ:整数x,使得:
1.φ保持某种结构;
2.素数集合p的像φ在x中形成一个低维子集;
3.孪生素数条件对应於φ上的简单几何条件。
这样的φ存在吗
肖宿想到了p进数。
每个整数可以嵌入到p进数域?_p中。
素数在?_p中有特殊的性质,它们是p进整数环?_p中的不可约元。
但p进分析处理单个素数p,而孪生素数问题涉及所有素数。
也许需要某种“所有素数的乘积空间”
就像阿德尔环的概念。
肖宿在纸上写下:
考虑所有素数p的乘积n_p?_p,但这並不是一个好空间,太大了。
如果精简版一下,考虑所有p进数域的某种限制乘积,也就是阿德尔环_?。
整数环?嵌入到阿德尔环中就是n?,每个分量是n在对应完备化中的像。
素数在这个嵌入下的像有什么特別
肖宿思考了一会儿,意识到这又回到了类域论的领域,用阿德尔语言描述数域的算术性质。
这很深刻,但也很复杂。
他靠在椅椅上,闭上眼睛。
还不够。
这些想法都有道理,但还没有抓到那个最核心的、能够破解问题的关键视角。
窗外彻底黑了。
普林斯顿的夜晚很安静,只有远处偶尔传来的汽车声。
肖宿站起身,在房间里踱步。
静止时思维容易陷入循环,走动中反而容易有突破。
他想起下午陶哲轩说的那句话:“数学的各个分支本质上都在研究结构。”
结构……
结构……
素数分布的结构是什么
一个是乘法结构,素数通过乘法生成所有整数。
一个是加法结构,素数在数轴上的分布。
孪生素数问题本质上是要求乘法和加法结构的某种兼容性,两个数在乘法意义下都是“原子”,同时在加法意义下相隔固定距离。
这就像要求在由乘法定义的“重要点”中,找到那些在加法度量下靠得很近的对。
肖宿突然停下脚步。
等等。
如果把整数环看作一个几何对象,乘法结构定义了它的“代数几何”,也就是素理想谱。
加法结构定义了它的“度量几何”,也就是数轴上的距离。
像这样转换一下,那么孪生素数问题就是在问:在这个几何对象的代数重要点,即素理想中,是否存在无穷多对点,在度量意义下距离为2
这就像在研究一个空间的两种不同几何结构之间的相互作用。
肖宿兴奋起来,坐回桌前。
他开始在纸上画图。
一条水平线代表整数轴,在上面標出素数点。
然后,在旁边画一个抽象的图,每个素数p对应一个点,如果p和q是孪生素数对,就在它们之间连一条线。
这个图会是什么结构
如果孪生素数只有有限多对,那么这个图只有有限条边。
如果孪生素数有无穷多对,那么图有无限条边。
但图论本身可能不够。
需要更精细的工具。