我们曾请吉文特尔厘清某些至为晦涩的步骤,可是他的回答并不足以重构整个证明,因此我们决定从头开始。一个独立的镜像对称猜想的证明在一年之后面世。有人说吉文特尔的证明是这猜想第一个完整的证明,有人却说我们的证明才是第一个完整的证明,为这事件盖棺定论。我们或者可称这两篇论文的作者一起证明了这猜想。
或许还是有些人要挑起纷争,但是我没有兴趣在这些事情上纠缠不清。我要解决数学上的重要问题,还有更大的困惑待我们去破解。镜像猜想的证明,使坎德拉斯的公式得到证实,可以看到不同次数曲线在五次三维形中的数目并不是随便的,它服从某些巧妙的数学式子,而这些式子却是由所谓镜像对称所启发,由物理学家找到的。这个猜想的证明可以说是一个里程碑,把物理上的直觉结果用另外的方法验证了,但它并没有触及镜像对称的本质。我一直在想如何用几何方法去解释镜像对称这种现象,这个同步进行的工作,在下文将会论及。
1995年,我到意大利的里雅斯特参加了瓦法等人组织的镜像对称会议,在会议上见到爱德华·威滕,他告诉我他和乔·波尔钦斯基(JoePolchinsky)及其他人在发展一种叫“膜”的新理论。膜指某些特殊种类的各种维数的曲面,如超对称的极小子流形之类,它们的重要性在弦理论和其他物理科目中日渐显现。物理学家对膜理论产生兴趣,理由之一是它大大地推广了弦理论,一维膜或所谓“一膜”,即等于弦。但这理论还有其他基本的对象,二膜状如薄膜或纸张,三膜如三维的空间,诸如此类。如此一来,学者手头研究的对象愈来愈多,理论亦愈丰富了。
威滕谈到了其他物理学者斯特鲁明格、卡特琳·贝克尔(KatrinBecker)、梅拉妮·贝克尔(MelanieBecker)等人对膜理论的一些新想法,并问我这些想法从几何的观点看是否有意义及自然,我对他说那是再自然不过的。过了一会,才想起数学家劳森和F.里斯·哈维(F.ReeseHarvey)早就想到本质上相同的东西,只不过他们称之为特殊拉格朗日圆环(specialLagrangiancycles)而不叫膜罢了。
我开始思考这些特殊拉格朗日圆环,是否和弦理论中的卡拉比—丘流形的内在结构有关。我从意大利回到哈佛后,迅即找到我的博士后埃里克·扎斯诺(EricZaslow)展开工作,其中我们取得进展的,是卡拉比—丘流形中的“子流形”,在镜像的卡拉比—丘流形中的对应物是什么。例如,一个三维的车胎,或甜甜圈,在镜像中变成一点。
不久之后,斯特鲁明格来到哈佛的物理系工作。我们三人携手,尝试从几何上赋予镜像对称一个简单明白的解释,其中主要的成就是SYZ(斯特鲁明格—丘—扎斯诺)猜想,其内容是有关镜像对称如何生成,和如何构造镜像流形的。基本的做法是把一个六维的卡拉比—丘流形分拆成一族三维的特殊拉格朗日圆环,然后以一定的方法改变它们,再放回一处。如果一切步骤无误,就可以得到原来流形的镜像流形。斯特鲁明格、扎斯诺和我的方法,廓清了每对镜像流形之间微妙的几何关系,由此给出镜像对称如何起作用的线索。很多人看了我们1996年的文章后,都为如此简洁的方法而感到意外。
斯特鲁明格指出:“有了SYZ猜想,镜像对称的神秘感褪了一层。数学家尤其喜爱它,因为它提供了镜像对称生成的几何图像,而他们可以用这些图像来解释从前弦理论提供的物理看法。”
SYZ猜想,以提出者斯特鲁明格、丘成桐和扎斯诺命名。它描述如何把复杂的卡拉比—丘空间分拆成“子流形”。由于无法画出六维的卡拉比—丘流形,此处显示的是二(实)维的车胎或甜甜圈。构成甜甜圈的子流形是圆,这些圆沿着一条轴排列,这条轴构成空间B,它也是一个圆。空间B上每一点对应于不同的较小的圆,而整个流形(甜甜圈)即由所有这些小圆合成。(原图引自顾险峰和尹晓田)
二十年过去了,猜想的一些特殊情况陆续得到证明,但一般的情况还有待证明。不过,所有迹象都显示,我们提出的方向是正确而且富于成果的。它仍是活跃的题目,你或可相信我的弟子,密歇根大学的季理真所言,这猜想乃是“整整一世代镜像对称工作者的指导原则”。我的另一个弟子梁乃聪持续地发表有关这猜想的美妙论文,并且宣称SYZ猜想和数论的朗兰兹纲领同样重要,指引着一代又一代的数学家在融合几何、分析和物理学的工作中努力。由西蒙斯基金会(吉姆·西蒙斯创立)资助的SYZ猜想和有关的“同态镜像对称”工作坊,每年都会举办好几次,哈佛、伯克利、布兰代斯、哥伦比亚、石溪、宾夕法尼亚、迈阿密等大学和法国的IHES,都有人来参加。