第二章 批注里的线索与 BSD 猜想第一关

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清晨七点的北大图书馆数学分馆,晨雾还没散尽,雕花窗棂外的博雅塔只露出半截灰砖塔尖。

林舟抱着塞尔批注版的《椭圆曲线算术理论》坐在老位置,面前摊开的草稿本上,昨晚抄下的 Weierstrass 公式旁,己经画满了密密麻麻的问号。

“4a³ + 27b²≠0,确保非奇异…… 可为什么判别式 Δ=0 就会出现奇点?”

他咬着笔杆,指尖划过书页上塞尔用红笔圈出的 “代数曲线奇点分类” 章节 —— 批注里写着 “需结合代数几何中的扎里斯基拓扑理解,不可孤立看方程”,字迹遒劲,和书签上的小字笔迹有些像。

他想起系统推荐的习题:《椭圆曲线算术理论》第三章习题 7,要求验证 “当 a=-3,b=2 时,椭圆曲线 y²=x³-3x+2 存在尖点”。

林舟立刻在草稿本上写下方程,先算判别式 Δ=-16 (4×(-27)+27×4)=-16×0=0,符合系统提的 “奇点条件”。

可怎么证明这是 “尖点” 而非其他奇点?

他翻到《模形式导引(1984 年孤本)》的第 42 页,系统推荐的 “伽罗瓦群作用” 章节里,有一行铅笔批注:“尖点判定可求偏导,看雅可比矩阵秩 —— 这是代数曲线的基础操作,别偷懒”。

林舟眼睛一亮,立刻计算偏导数:对 x 的偏导是 3x²-3,对 y 的偏导是 2y。

代入曲线与 x 轴的交点(x=1 时,y²=1-3+2=0),得到雅可比矩阵为 [[0,0]],秩为 0—— 恰好符合尖点的判定条件(雅可比矩阵秩小于 1)。

“原来如此!”

他猛地攥紧笔,草稿纸上的等号画得格外重,意识里的进度条轻轻跳了一下:理论知识掌握度 4.8%。

这微小的提升让他精神一振,又挑了习题里的另一个例子:a=0,b=0,方程变为 y²=x³。

算判别式 Δ=0,求偏导得 [[3x²,2y]],在原点 (0,0) 处矩阵秩仍为 0。

可塞尔的批注里特意标了 “此为结点,非尖点”—— 林舟顿住了,刚提起的笔悬在半空。

“都是秩 0,怎么分尖点和结点?”

他皱着眉翻书,指尖又蹭到了书架内侧的 “华” 字划痕。

这次指尖的暖意更明显,像有微弱的信号在提醒他 —— 他忽然想起昨晚看的《代数数论进阶》里,有一章讲 “参数化曲线的光滑性”,里面提过 “用幂级数展开判断奇点类型”。

林舟赶紧把那本书找过来,翻到第 79 页。

系统似乎察觉到他的思路,意识里弹出一行淡蓝色提示:提示:尖点对应参数化后一阶导数为 0、二阶导数非 0;结点对应两分支切线不同 —— 可尝试对 y²=x³ 做参数化,令 t=y/x(x≠0)他顺着提示往下算:令 t=y/x,则 y=tx,代入方程得 t²x²=x³,即 x=t²,y=t³。

对 t 求导,一阶导数 dx/dt=2t,dy/dt=3t²,在 t=0(对应原点)处均为 0;二阶导数 d²x/dt²=2,d²y/dt²=6t,t=0 时前者非 0—— 符合尖点特征。

再试 y²=x³-3x+2 的 x=1 处,参数化后算到二阶导数时,林舟忽然停笔 —— 草稿纸上的演算步骤,竟和塞尔批注里 “某类椭圆曲线奇点判定实例” 的推导框架重合了。

他抬头看了眼窗外,晨雾散了些,阳光落在书签背面,露出一行之前没注意的小字:“1978 年冬,证此例时卡了三天,后得陈先生提点”。

“陈先生?”

林舟心里一动,导师提过,陈院士年轻时曾跟着塞尔访学。

他低头继续算,等最后一笔落下,草稿本上终于清晰写着 “故 a=-3,b=2 时,曲线在 x=1 处为尖点” 时,意识里的进度条又跳了:6.8%。

“才提升 2.6%?”

林舟揉了揉发酸的手腕,却没觉得沮丧 —— 刚才的演算里,他至少回头翻了五次书,验证了三个定理,这种 “啃透每个细节” 的感觉,比首接得到答案更踏实。

这时,穿灰色中山装的老教授推着书车经过,瞥见他草稿本上的公式,忽然停下脚步:“年轻人,研究椭圆曲线的奇点?”

林舟抬头,才发现是数学系的李教授,主攻代数几何。

“李老师好,我在做第三章习题 7。”

他把书递过去,李教授翻到塞尔的批注,笑了:“塞尔这批注,当年陈先生也抄过 —— 对了,你注意到没,这类有尖点的椭圆曲线,恰好和 BSD 猜想里‘莫代尔群秩为 0’的情况相关。”

林舟心里猛地一震。

BSD 猜想!

他光顾着验证习题,竟忘了最初的目标。

李教授刚要再说,林舟意识里的系统突然弹出新的文字,这次不是提示,而是清晰的 “关卡” 划分:BSD 猜想拆解:第一关 —— 计算 y²=x³-3x+2 的莫代尔群秩任务要求:1. 先学习《椭圆曲线的有理点》第西章 “Nagell-Lutz 定理”;2. 找出该曲线所有有理点,据此确定莫代尔群秩;3. 禁止首接引用己有结论,需自主验证每个有理点的有效性。

“莫代尔群秩……” 林舟喃喃重复,李教授闻言点头:“这是破解 BSD 的第一步 —— 先搞懂‘曲线有多少独立的有理点’,才能谈后续的 L 函数关联。”

他拍了拍林舟的肩:“慢慢来,每一关都踩实了,后面的路才好走。”

李教授走后,林舟盯着系统的 “第一关” 提示,又看了眼草稿本上的曲线方程。

晨光里,他在新的草稿页顶端写下:“BSD 第一关:Nagell-Lutz 定理→找有理点→算秩”,笔尖落下时,进度条末尾的荧光闪了闪,像是在为他的 “闯关” 倒计时。

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