中国科学院院士方复全简介

发布时间:2017-12-03

中国科学院院士方复全简介




基本信息

姓名:方复全

籍贯:安徽桐城

出生年月:1964年10月

毕业院校:吉林大学博士

研究领域:几何拓扑学

 

职务荣誉:

首都师范大学特聘教授,教育部长江学者特聘教授,“几何分析”教育部创新团队负责人入选新世纪百千万人才工程国家级人选、国家首批“百千万人才工程”领军人才,被2014年国际数学家大会邀请做45分钟报告。先后获得“香港求是科技基金会”杰出青年学者奖、国家杰出青年科学基金、天津市自然科学奖一等奖。

 

学术成就:

主要从事几何与拓扑学的研究,在“低维拓扑”、“黎曼几何”、“几何分析”等领域已取得了多项在国际上有重要影响的研究成果,在Invent. Math., Topology, Duke Math. J., Amer. J. Math., Math. Ann. 等国际知名期刊上发表论文多篇。他在几何拓扑方面的多项成果在国际上产生了重要影响,被分别写入美国数学会研究生教材、牛津大学研究生教材、法国科学院院士Berger的历史性报告《二十世纪后半叶的黎曼几何》、Gromov的专著等重要文献。方复全教授发展了新的数学方法,解决了国际上有重要影响的数学难题“4维微分流形到7维欧氏空间的微分嵌入问题”;他与人合作证明了“正曲率黎曼流形的π2有限性定理”,该成果在著名数学家Cheeger主编的“微分几何综述”中被列为19世纪以来正曲率流形几何方面的九个拓扑结构定理之一;在4维流形,他与其学生合作首先给出了Ricci流非奇解存在的拓扑障碍,该结果受到同行的高度评价,并激发了他人的一系列后续研究工作。




学术成就

方复全教授主要从事拓扑学的研究。在几何与拓扑的交叉领域,特别是曲率与拓扑、4维流形等核心方向做出了多项有重要国际影响的科研成果。他应邀在第27届国际数学家大会上(2014)做45分钟特邀报告,并独立获得国家自然科学二等奖。

方复全教授先后在顶尖数学杂志Acta Math., Invent. Math以及Duke Math. J, GAFA, Topology等权威数学杂志上发表论文四十多篇。有关成果被法国科学院院士、沃尔夫奖、阿贝尔奖得主Gromov的名著引用,被法国科学院通讯院士Berger写入综述报告《二十世纪后半叶的黎曼几何》,也是合作者在2002年国际数学家大会上45分钟报告的主要内容之一。主要代表性成果有:

 

一、 曲率与拓扑

 1.正曲率流形

这是黎曼几何中核心课题之一。1981年,哈密尔顿发明Ricci流证明:三维正曲率流形同胚于球空间型。在4维及以上,人们对其拓扑型理解甚少,分类更无从谈起。

1969年,美国科学院院士Cheeger的成名作, Cheeger有限性定理表明:偶数维、正曲率一致夹的(pinched)流形最多只有有限多个微分同胚型。但在奇数维则完全不同;甚至存在无限多个拓扑两两不同、单连通、正曲率一致夹的7维流形,其第二同伦群π2=Z.

方复全-戎小春合作,得到了上述有限性定理的奇数维版本*,证明了“奇数维、正曲率一致夹、π2有限的单连通流形最多只有有限多个微分同胚型”以及“π2有限、正曲率一致夹流形的非坍塌定理”,从而部分解决了著名的克林根伯格-Sakai的猜想、部分回答了丘成桐公开问题集中的问题11和13。

在美国科学院院士Cheeger主编的《微分几何综述》中,将这一定理总结为自19世纪以来正曲率流形的九个主要结构定理之一。著名几何学家Grove撰写的、Gromov名著的书评中评述其为“Cheeger定理的remarkable analogue”并着重转述了定理内容(发表于美国数学会公报上)。日本科学院院士Fukaya发表于《几何手册》的综述报告将其列为第十三节的两个开篇定理。

 

 2.曲率有界、直径有界流形

Gromov的一个基本定理断言:在任何维数,曲率有界、直径有界的黎曼流形的贝蒂数之和一致有界。1990年,Grove提出一个公开问题:是否上述流形的上同调环同构类个数也一致有界?应用有理同伦论方法,方复全-戎小春给出了该问题的第一个反例。

该成果激发了包括国际数学家大会特邀报告人Totaro、瑞士数学会理事长Dessai等知名专家的后续工作,被欧美数学家写入牛津大学研究生教材,作为其中第六章的主题之一,小节标题为方-戎方法,约七页篇幅重述这一工作,还被他人列为德国著名黑森林研究所学术会议专题讨论。

 

 3.曲率与对称性

独立或与人合作,方在这一课题的成果分别被获得美国数学会Steele奖的Lazarsfeld名著、牛津数学专著“Sasakian几何”引用,两个定理被后者全文转载,其中之一被称为“相当有趣和显然rather deep”。韩国数学家Kim在一篇论文的引言中指出“近来…出色进展主要归功于...Fang...”。最近,方复全教授与人合作,在Acta Math.发表了一篇53页的论文,在正曲率Polar流形分类方面取得重要突破,并因此获邀在2014年国际数学家大会上做45分钟报告。

 

 4.几乎平坦流形

几何大家Gromov引入了几乎平坦流形这一重要几何对象。丘成桐微分几何公开问题集第十个问题:“是否几乎平坦流形的斯蒂夫-惠特尼数为零”?1998年,张伟平院士向方复全教授指出了这一问题。经过十几年的努力,方复全与人合作,在一类情形解决了这个问题,论文发表于权威杂志Journal of Differential Geometry,审稿报告评价“这是该拓扑问题三十年来最重要的(the most important)结果”。

 

二、4维流形

4维流形(时空)是拓扑中基本的研究对象,它与其他维数拓扑有巨大差异,许多基本的拓扑工具在4维失效。

 

 1.在7维欧氏空间R7中的嵌入问题

光滑情形:1963年,吴文俊和Haefliger-Hirsch独立解决了n维(n>4)光滑流形到R2n-1的光滑嵌入问题。1970年,Boechat-Haefliger证明:定向光滑4流形M可嵌入到R7与其相交型I(M)有关,但其证明相当复杂。同年,嵌入理论的领军人物Haefliger在国际拓扑会议上公开提出:“是否w3(M)=0、不可定向的4维光滑流形可光滑嵌入到R7”。在发表于1994年权威杂志Topology的论文中,方复全完全解决了Haefliger公开问题,还给出Boechat-Haefliger定理极为简单的新证明。并首次指出,由菲尔兹奖得主唐纳森的代表作和Boechat-Haefliger定理可以看出:“任何定向光滑4维流形可光滑嵌入到R7”。著名拓扑学家姜伯驹院士在推荐书中称该工作“为Haefliger-Hirsch、吴文俊等人工作后遗留30多年未决的重要问题画上句号”。在德国Hausdorff研究所创始所长、Oberwolfach研究所前所长、著名拓扑学家Kreck等人文章中明确肯定了方复全对四维定向以及非定向光滑流形嵌入问题最终解决的贡献。

非光滑情形:1995年,美国科学院院士Kirby在其著名的低维拓扑问题集(更新版)中指出:4维拓扑流形情况尚未解决。基于方复全的上述工作,2002年,方复全在Topology再次撰文,肯定地解决了Kirby的问题。

此外,方还研究了3流形到某些4维流形中的嵌入问题,发现了它与4流形上怪异微分结构之间的联系,成果被写入Gompf等人写入美国数学会研究生教材。

 

 2. Seiberg-Witten理论

物理学家Seiberg-Witten从物理上引进的Seiberg-Witten理论为四

维拓扑提供了强大的武器。通过发展Seiberg-Witten理论的K-理论解释,方复全证明了Seiberg-Witten不变量的模p消灭定理,被他人的多篇后续文章中完整重述为其中的定理,并作为必备的工具。被Furuta在国际数学家大会45分钟报告中引用。

 

 3. Ricci流与4维拓扑

基于Ricci流,佩尔曼证明了3维庞加莱猜想。一个自然的问题是:可否用Ricci流研究4维拓扑?与学生合作,方复全首次发现很多4维流形上Ricci流不存在任何非奇异解,证明了“若4维流形M上Ricci流非奇解存在,则M的欧拉示性数χ(M)≥0”。更进一步,若M的Yamabe不变量非正,则χ(M)≥3/2|τ(M)|,其中τ(M)为M的符号差,拓展了Hitchin(邵逸夫奖得主)关于爱因斯坦流形的著名不等式。在日本数学家Ishida等人的论文中,该不等式以及其中的猜想都被称命名为FZZ不等式和FZZ猜想,并作为节标题。

 

三、完全交的拓扑

沃尔夫奖得主Sullivan猜想:完全交的拓扑由其欧拉数、庞氏数以及全次数决定(也是科技部组织编写的1万个科学难题之一)。方复全与人合作,在四维拓扑情形完全解决了该猜想。在一般情形,方复全完全解决了完全交同伦型的Libgober-Wood猜想。

*:类似结果由Petrunin-Tuschmann独立获得,论文发表于GAFA同一期。Petrunin也获邀在2002年的国际数学家大会做45分钟报告,重点介绍这一成果。

数学会奖项

华罗庚奖

华罗庚奖

华罗庚先生是我国著名数学家

华罗庚先生是我国著名数学家,他热爱祖国,献身科学事业,一生为发展我国的数学事业和培养人才做出了卓越贡献。

陈省身奖

陈省身奖

陈省身教授是一位国际数学大师

国际数学大师陈省身教授是美籍华裔数学家、中国科学院外籍院士。他非常关心祖国数学事业的发展,几十年来在发展我国数学事业、培养数学人才等方面做了大量工作。

钟家庆奖

钟家庆奖

钟家庆教授生前对祖国数学事业的发展极其关切

钟家庆教授生前对祖国数学事业的发展极其关注,并为之拚搏一生。为了纪念并实现他发展祖国数学事业的遗愿,数学界有关人士于1987年共同筹办了钟家庆基金,并设立了钟家庆数学奖,委托中国同城数学会承办。

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