数学家证明了低维度空间的一些对称性质不存在 _数学家

罗伯特·齐默(Robert Zimme)先生被人另眼相看了。自2006年担任芝加哥大学校长开始，他因为获得九位数字的捐款以及发表很多关于保护校园言论自由的文章而登上各大报纸的头条。但在担任芝加哥大学校长之前，齐默先生是一位数学家。在他将学术研究放到一边很久以后，齐默先生曾经推动的研究终于产出了成果。

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2017年，一个三位数学家组成的团队解决了名为齐默猜想的问题，这个问题主要是研究在某些情形下几何空间会显示出某种特定的对称性。他们的证明是近几年来最大的数学成就之一。这个问题是齐默在20世纪70年代后期到20世纪80年代前期学术活跃期间提出的，现如今这个问题得到了解决。
齐默说，“我想说的是，在这五年期间，我对这个问题日思夜想，它每一天都在困扰着我。所以，这个问题让我辗转反侧。现如今，我很高兴地看到这个问题得到解决。”
一般而言，我们通常认为几何空间的维度越多，对称性特征也就越多。比如，你可以去比较二维平面上的圆和三维空间中的球：旋转球的方法就比旋转圆的方法要多得多。这就是因为球的额外维度使得球有了更多的对称性。
齐默猜想关注点主要是在某种特定类型的对称性，这通常被称之为高阶格(higher-rank lattice) 。这个猜想关注了以下问题：一个几何空间的维度是否会限制对这些类型对称性产生。芝加哥大学的阿伦·布朗教授(Aaron Brown)和赛巴斯提安·乌尔塔多·萨拉查教授(Sebastian Hurtado-Salazar)和印第安纳大学的大卫·费希尔教授(David Fisher)的最新研究表明，只要低于某一维度，某些特殊的对称性就不可能存在。这也就证明了齐默猜想是正确的。

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他们的研究解决了一个长期以来困扰数学界的问题，同时也开辟了新的研究方向。它揭示了几何空间中的内在特性。对称性是了解这些空间最基本的特征之一。这项新研究可以用比较准确的话来讲：这些对称特征能存在某一种空间中，但对于其它空间是不存在的。齐默猜想长达数十年间都没有取得突破，现在解决以后，数学家们便有了新的发现和成就。
在今年年初组织的一场关于新证明的会议上，芝加哥大学数学教授艾米·威尔金森(mie Wilkinson)表示：“这个猜想还能够让数学界研究和分析上很长一段时间。他们就这个问题提出了一个较为简单的方法。”
对称性的满足
对称性是人们从孩提时期的数学中便接触到的几何学概念。通过动手分析，孩子们便知道由于对称性，图形可以旋转、翻转和平移，最后得到的图形和最开始是一致的。图形的这种在变化中保持不变的特性满足了某种内在特点——它揭示了宇宙法则中的某种深刻涵义。
在数学中，数学家们用自己特定的规范性语言来研究对称性。这种语言为他们提供了非常准确的方法来描述在给定的几何空间中所有不同的对称性。
【数学家证明了低维度空间的一些对称性质不存在】比如说，正方形有八个对称变换——也就是说有八种方法可以将正方形翻转、旋转成原来的图形。而对于圆来说，圆按任意角度旋转之后仍然是圆；它有无数个对称变换。数学家把特定几何对象或空间所具有的对称性全部归类在一起，称之为“群” 。
群原本就是非常有价值的研究对象。群通常会出现在特定几何空间的研究中，但是他们也会出现在非几何领域中。比如，数的集合也可以组成群。（比如说：考虑如下的对称性,例如给一个数+5或-5 。）
齐默说：“理论上，各类事物的对称性都可以用群来表达。”
现在我们讨论的对称性和我们在小学时所学到的相差甚远。比如，参考格的对称性。最简单的格就是一个二维网格。在平面上，你可以将这块网格往上、下、左、右的方向平移任意方块的距离，然后得到一个它完全一样大小的网格。你还可以对网格内任何单独的正方形进行对称变换。这种有类似格的空间，一般而言会有无穷个多种多样的对称变换。

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这种可以存在任何维度的空间里。在三维空间里，格就是一个个正方体，而不是正方形。在四维或更高维度的空间里，我们就无法画出这种格了，但是性质是一样的。数学家可以用自己的语言进行准确描述。齐默猜想的关注对象主要就是这些特定维度的。“如果你可以看到这些网格，这些奇怪的格会特别美丽。尽管我看不到。”乌尔塔多-萨拉查教授说，“我猜想如果它们能展现在我们眼前，他们的形状一定特别好看。”