这个学霸疑似巨额知识来源不明 - 第99章 星星之火

    世界协调时零点，arxiv放出了当天的更新列表。
    对全世界的数学工作者来说，这是一个再普通不过的时刻。
    伺服器位於康奈尔大学的庞大机器，像一台不知疲倦的学术吞吐泵，將全球各地在过去二十四小时內提交的智慧结晶、心血、亦或是狂想，无差別地倾泻在网际网路上。
    每天这个时候，几百篇新预印本会被批量推送上线，按学科分类，整整齐齐地排进各自的列表里。
    代数几何、数论、偏微分方程、组合数学……
    每一个分类下面，都是一长串当天上传的標题，作者，和那串以年月开头的编號。
    绝大多数论文，会在这个列表里待上一天，被全世界各地的几十个人扫一眼摘要，也许有两三个人会点开pdf下载，然后沉下去。
    等待它们的是不知道有没有尽头的审稿周期，或者乾脆在学术的汪洋大海中无人问津。
    这就是学术世界的日常。
    平静，海量，毫不起眼，却又暗流涌动。
    在整个数学分类下，当天新增论文超过百篇。
    math.co，组合数学分类下，也排著一长串新標题。
    英国，沃里克。
    当地时间凌晨一点零七分，马库斯·霍尔特原本已经合上电脑，准备睡觉。
    他今年四十六岁，是沃里克大学的数学教授。
    他的研究方向是离散几何，如果用更精確的学术语言来界定，他做的是平面铺砌与非周期代换系统。
    这个方向冷门艰深，极度考验研究者对几何拓扑的直觉。
    全世界真正將身家性命压在这个方向上的核心研究者，满打满算不超过一百五十人。
    他们大多彼此认识，甚至清楚每个人手头正在攻克的子课题。
    但睡前扫一眼 arxiv 更新列表，是霍尔特十几年雷打不动的习惯。
    大多数时候，更新列表上只是一些熟悉领域里的小改进，某个问题的推广，某个模型的技术修补。
    並不会给他带来惊喜。
    霍尔特端著一杯刚泡好的洋甘菊茶，靠在书房那把有些褪色的皮质靠背椅上，用右手拇指在ipad的屏幕上机械地往下划。
    图著色问题在稀疏图上的算法边界，跳过。
    关於某些特殊超图组合恆等式的代数证明，跳过。
    一种新型多面体拉姆齐数估计，扫一眼摘要，存下来回头让博士生看看。
    下一篇。
    an aperiodic monotile via local forcing.
    霍尔特的拇指悬停在屏幕上方，第一反应绝不是兴奋。
    相反，涌上心头的是几乎刻进dna里的职业性疲惫，甚至伴隨了轻微的烦躁。
    因为非周期单砖这五个字，在他这个圈子里，是一个特殊的存在。
    它就像是物理学界的永动机，或者数论界的哥德巴赫猜想，自带一种致命的魔力，吸引著无数飞蛾扑火。
    正因为它有名，正因为它在几何直观上显得如此通俗易懂，所以每隔一段时间，霍尔特的邮箱里，arxiv的列表上，就会冒出一个声称解决了它的勇士。
    绝大多数是民间数学爱好者。
    有人寄来自以为能铺满平面的手绘怪形状，附上一封长达十几页，充满感嘆號和狂热情绪的信件。
    有人把彭罗斯铺砌改了改边缘线，换个顏色，就宣布自己顛覆了凝聚態物理和结晶学。
    有人的证明通篇充斥著显然，容易看出，不难想到，却在最基础的拓扑定义上漏洞百出。
    霍尔特记得，几年前，有一个自称退休工程师的人甚至把一份这样的手稿，同时寄给了圈里好几个人，据说连九十多岁的彭罗斯本人都收到了一份。
    结果那东西，连第一页的欧氏空间等距变换群的定义都没撑过去。
    他见过太多了。
    多到养成了一种条件反射，看到单砖加非周期再加一个查无背景的名字，他基本可以断定，这又是一篇可以三秒钟扫完，然后永远丟进垃圾桶的东西。
    他嘆了口气，端起茶杯喝了一口，拇指准备划过。
    但他没有。
    因为標题里的最后两个词，像一根极细的针，轻轻扎了一下他的视神经。
    local forcing
    这个词太冷太具体了。
    这不太像民科或者业余爱好者喜欢用的词。
    民科的论文，標题往往很长很满，带著生怕世界不知道其伟大的抑制不住的兴奋。
    比如——《关於一类全新的非周期铺砌的革命性发现及其对晶体学的深远意义》，诸如此类。
    而这一篇，只有六个词。
    an aperiodic monotile via local forcing.
    霍尔特鬼使神差地轻触了屏幕。
    平板加载出pdf。
    点开详情页，他的目光习惯性地先扫向作者和单位。
    jiangcheng no.7 high school， china
    霍尔特的眉头立刻皱了起来。
    高中？
    中国高中？
    单作者？
    这几个信息元素叠加在一起，在数学界的语境下，几乎相当於把不要浪费时间这六个字打在了屏幕上。
    在高度专业化的现代数学中，一个署名单位是中国普通高中的作者，单枪匹马解决一个困扰学界半个世纪的几何难题？
    概率无限趋近於零。
    如果不是刚才扫了一眼摘要，霍尔特绝对会立刻关掉这个页面。
    摘要也很短。
    没有革命性的，没有突破，没有任何一个试图说服读者它有多重要的形容词。
    它只是平静地陈述：本文构造了一个单连通多边形，证明它能够铺满平面，且任何这样的铺砌都不具有平移周期性。
    克制而精准，是极其標准的现代数学学术语言。
    霍尔特往下翻，直接跳过引言，来到了第一张图。
    图 1：tile j 的几何构造
    屏幕上出现了一个十三边形。
    霍尔特端著茶杯的手，瞬间悬停在半空，茶水因为细微的颤抖而在杯壁上盪起一圈涟漪。
    他做了二十多年的铺砌研究，对各种几何形状有著一种近乎野兽般的直觉和嗅觉。
    眼前这个东西，轮廓极度不规则，到处是突兀的凹角和凸角，像一顶被人粗暴压扁又用力拧过一把的怪帽子。
    太丑了。
    但让霍尔特瞳孔微缩的是，它不是民科会画出来的那种丑。
    民科画的丑，往往是隨意的，没有內在逻辑的，为了凑拼图而强行扭曲边缘的丑。
    而眼前的这个十三边形的丑，带著一种令人心悸的必然性。
    它不像是一个凭审美画出来的图形，反倒看著像是一组极度严苛的数学方程互相倾轧妥协后，被死死约束出来的解。
    它的每一个角，似乎都卡在某个特定的角度上。
    它的每一条边，似乎都和別的边有著说不清的对应关係。
    这说明，这个形状底层嵌在一个非常经典的六角形/三角形网格之中。
    霍尔特本能地放下茶杯，坐直了身体，两指在屏幕上放大，仔细审视那条看似突兀的凹边。
    “不对劲。”
    他低声喃喃自语，点开pdf侧栏，跳到第三节。
    第一页开头孤零零地印著两行英文。
    this section does not prove uniqueness of individual tile assignments.
    it proves recognizability of the hierarchical skeleton under finite boundary ambiguity.
    霍尔特盯著这两行英文看了足足一分钟。
    之前的疲惫和漫不经心一扫而空，取而代之的是一种猎人看到未知猛兽足跡时的战慄。
    这句话太专业了。
    甚至可以说，太知道爱因斯坦问题的命门和痛处了。
    在过去几十年无数宣告失败的单砖候选证明中，百分之九十的人都死在一个地方。
    他们天真地以为，只要证明了每一块底层的砖都能唯一地归入某个上一层的大块，证明就完成了。
    然而，在无限延伸的平面上，由於非周期性，边界上总会存在某些模稜两可的拼接方式。
    真正要证明的，不是每一块底层砖都能绝对唯一地归入上一层大块，而是在有限边界歧义之外，层级骨架能不能被局部规则稳定读出。
    这个来自中国高中的傢伙，不仅知道这个陷阱，甚至主动把刀尖对准了这里。
    霍尔特已经变凉的花草茶推到书桌边缘，重新打开pdf的侧边栏，深吸了一口气，直接跳到整个证明最核心也是最容易暴毙的章节。
    04_no_periodic_strip.pdf
    如果这篇稿子是某个高级別的恶作剧，或者存在某个隱蔽的致命错误，百分之九十九会在这里露馅。
    霍尔特先看读法约定。
    然后看翻面处理。
    再看短重复片段。
    很快，他看到一张表。
    s-3，s-4，s-5，s-6，s-7。
    这些是局部看起来，似乎有可能顺著某个轴线进行周期延展的边界片段。
    作者根本没有把这些危险的局部组合藏起来，或者用一句容易证明其不成立糊弄过去。
    相反，他像一个冷酷的外科医生，把这些可能导致理论崩溃的毒瘤一个个切开，单独编號。
    他列出了这些片段的初始形態，翻面读法约束，然后最关键的是，他推演了这些片段在进行第三次代换后的分裂情况。
    霍尔特的手指在屏幕上停住，低声感嘆了一句：“interesting...”
    继续翻附录。
    一个小时之后，霍尔特靠回椅背，只觉得一阵难以名状的电流从尾椎骨窜上后脑。
    他看了看电脑右下角的时间，凌晨一点四十五分。
    他思索片刻，打开邮箱客户端，新建了一封邮件。
    在收件人栏里，他谨慎地敲下了第一个名字：craig kaplan。
    停顿了一下。
    滑铁卢大学的那帮人是做计算几何、铺砌和可视化的顶级专家。
    对这种基於代换规则的复杂构造，kaplan的团队拥有世界上最敏锐的代码直觉。
    如果存在低级错误，他们写个脚本跑一下就能发现。
    於是，他又输入了第二个名字：chaim goodman-strauss。
    阿肯色大学的几何学家。
    如果这篇稿子的层级替代结构存在拓扑学上的幻觉，那种级別的老狐狸几乎不可能看不出来。
    他原本还想再加几个名字。
    想了想，又刪掉了一半。
    离散几何的圈子太小了。
    小到一封带有可能解决单砖问题暗示的邮件一旦扩散出去，半天之內就能传遍全球所有真正关心这个问题的人，甚至引来媒体的无端骚扰。
    在还没有真正看清，没有做哪怕一次基础覆核之前，霍尔特不想製造无谓的学术噪音。
    最后，他的邮件標题写得极短，不带任何標点符號。
    you need to look at this.
    正文更是简练到了极点。
    i am not saying it is correct.
    but it is not the usual nonsense. look at section 4， specifically the treatment of the s-5 ambiguity.
    点击发送后，霍尔特没有去睡觉，而是重新回到pdf第一页，拿起触控笔，在那个丑陋的十三边形旁边，重重地画了一个圈。
    这一次，他开始逐字逐句地，用审视数学真理的严苛目光，认真阅读。
    书房的窗外，是英国深夜浓重的黑暗。
    但在学术网际网路的神经元里，一个巨大的信號已经开始沿著光缆飞速传递。
    几个小时后，加拿大，滑铁卢市。
    craig kaplan刚刚起床。
    作为一个长期浸淫在penrose铺砌、伊斯兰几何纹样和计算机替代系统中的专家，他每天的第一件事就是煮咖啡，然后查阅邮箱。
    当他看到来自马库斯·霍尔特半夜发来的邮件时，咖啡壶正发出咕嚕咕嚕的沸腾声。
    “you need to look at this.”
    看到这个標题，kaplan挑了挑眉毛。
    他太了解霍尔特了，那个典型的英国老派学者，绝不会轻易在邮件里用这种带有命令式的迫切语气。
    他端著咖啡，点开了邮件里的arxiv连结。
    看標题，看摘要，看图 1 的形状。
    然后，他的目光落在了作者单位上：jiangcheng no.7 high school。
    kaplan 盯著屏幕足足愣了十秒钟，然后扑哧一声笑了出来。
    “马库斯昨晚是不是喝多了？”
    他本能地想要关掉页面，但处於对霍尔特学术信誉的尊重，他忍住了。
    把页面拉到了霍尔特邮件中特別指出的第四节。
    几分钟后，kaplan脸上的笑意完全消失了。
    他放下马克杯，立刻唤醒了旁边的两台高性能工作站。
    ……
    同一时间，德国，柏林。
    一个计算几何与组合算法实验室里。
    年轻的博士后研究员克劳斯正在跑一个smt求解器。
    他没有看证明文本。
    他是被同门师兄在群里@起来的。
    “用de bruijn网格法，测试这块砖的局部可延展性。”克劳斯一边咬著冷掉的三明治，一边敲击键盘。
    他要做的，是让超级计算机来判断，给定一个由tile j拼成的半径为r的圆盘区域，是否必然存在一种方法將其扩展到无穷大，並且在扩展过程中强制打破平移周期性。
    这是局部强迫理论在计算学上的终极试金石。
    屏幕上的终端窗口疯狂滚动著数据。
    状態空间呈指数级爆炸，但克劳斯写出了极好的剪枝算法，去掉了那些在论文s表格中已经被证实为死路的分支。
    半小时后，计算结束。
    终端输出了绿色的字符：no periodic patches found up to r=10.
    surviving branches match substitution data.
    克劳斯手里的三明治掉在了桌子上。
    他在那个只有七八个顶级算法研究者的私密小群里发了一张截图。
    下面附带了几句话。
    i expected nonsense.
    this is not nonsense.
    at least the local forcing table is not collapsing.
    this deserves a real proof check.
    ……
    欧洲，北美，日本……
    在这看似风平浪静的几个小时內，火苗开始在学术圈极其隱秘的深处，沿著最顶尖的几个大脑迅速蔓延。
    没有人在社交媒体上大呼小叫，真正懂行的人都在沉默地下载pdf，沉默地写代码验证，沉默地在草稿纸上推演s-5表格的拓扑死路。
    下午两点。一个名叫tiling & tessellation的硬核学术论坛上，终於有人忍不住贴出了tile j的图。
    帖子標题非常谨慎：another einstein claim? (tile j， on arxiv today)
    最开始的十几个回復，充满了学术界常见的刻薄和冷嘲热讽。
    “high school? seriously? ”
    “等有人验证了代换系统再叫醒我。”
    “轮廓太隨意了，不像是有深刻代数性质的东西。”
    可是，仅仅过了四十分钟，风向变了。
    一个顶著滑铁卢大学ip的帐號（很多人猜测是kaplan实验室的人）回復了一句。
    等等，这个代换结构看起来是真的，我刚用他们的坐標重新生成了前四层超大块，没有重叠。
    又过了一会儿，一位在法国cnrs工作的学者贴出了论文里那四类超图块的矩阵截图。
    他配文道。
    局部规则极其丑陋。它受到令人难以置信的约束。这通常是个好兆头。虚假的证明往往看起来太完美太对称了。而这个，看著像现实。
    论坛里原本喧闹的冷嘲热讽开始迅速安静下来。
    真正懂一点的人，已经闭嘴去啃那份主文档、补充证明和代码核验包了。
    不懂的人，还在盯著那块怪异的十三边形图案，爭论它到底像什么。
    有人说像被踩扁的风箏。
    有人说像坏掉的箭头。
    有人说像一只被数学家严刑拷打过的螃蟹。
    tile j的第一批外號，就在这种既惊愕又荒诞的气氛中，乱七八糟地诞生了。
    江城大学，数学科学学院，c216室。
    下午三点。
    顾南舟的邮箱开始像拉响了防空警报一样，连续不断地弹出新邮件提示。
    作为江城大学数学院的领军人物之一，他清楚地知道，现在发生的一切，意味著什么。
    第一封来自美国，罗格斯大学。
    语气礼貌，但问题像手术刀一样锋利。
    “顾教授，请问作者江临真的是一名高中教师吗？”
    “该构造是否经过您团队的独立核查，引理 3.2 中是否存在隱式假设？”
    第二封来自欧洲，法兰西学院。
    一位脾气古怪但极具权威的布尔巴基学派的老几何学家发来的。
    他的邮件比代码还短。
    “有补充代码吗，我们想重现局部状態表，我怀疑s-4情况的完备性。”
    第三封来自日本，京都大学数理解析研究所。
    对方问得极细，显然是把论文生吞活剥了一遍。
    “在04节中，s-5的短重复似乎依赖於特定的读法约定。如果对右边界应用手性反射，拓扑同胚是否仍然成立，是否有详细的展开说明？”
    第四封来自一个没有任何机构后缀的陌生gmail地址，只有乾巴巴的一句。
    “请確认这不是一场恶作剧。”
    ……
    伦敦时间下午两点，北京时间晚上十点。
    拥有两万多名学术界关注者的，马库斯·霍尔特的个人推特帐號上，出现了一条极其简短的动態。
    我暂时还没准备好为完整的拓扑证明背书，但tile j预印本值得严肃且严谨的关注，其代换规则在计算上是稳健的。
    没有感嘆號，没有夸张的表情包配图，没有任何情绪化的形容词，甚至连可能解决了单砖问题这种推测都没有提。
    但对於懂行的人来说，这句话的分量重於泰山。
    因为它是一个极其明確的信號。
    意思是：学术界的大佬已经亲自下场跑过数据了。
    这篇来自中国高中的论文，已经正式脱离了民科胡扯的范畴，拿到了进入神圣学术殿堂进行最终审判的入场券。
    大家可以开始花时间去推敲它了。
    半小时后，这条推特的截图被人转进了国內几个核心的纯数微信群。
    又过了十几分钟，知乎上出现了一个匿名提问，並迅速被打上了热榜標籤。
    提问：如何评价马库斯·霍尔特称 arxiv最新上线的tile j论文值得严肃对待？
    底下第一条高赞回復，带著一种抑制不住的惊疑不定。
    “谢邀，刚在数学群里看到截图，整个人都是懵的。查了一下作者单位，jiangcheng no.7 high school。真的假的，不是同名同姓的某位大佬恶搞？”
    第二条回復更加专业且谨慎。
    “別急著吹，霍尔特教授的话很严谨，只是说计算稳健，没说拓扑证明对了。如果真的是单砖，那就不是普通大新闻，而是非周期铺砌方向最具终结意味的成果，是可以直接写进数学史教科书。如果是假新闻或者营销號炒作，这种反噬能毁了一个人。所以我的建议是，先等同行覆核。”
    但无论大家如何谨慎，火苗已经不可阻挡地从学术圈边缘开始往大眾视野漫延。