常見於黎曼幾何的非線性偏微分方程。


    是一個極為艱深而複雜的偏微分方程,叫作複的monge-ampere方程。


    魏爾說:“當時還沒有足夠的數學理論來攻克它。”


    這個方程需要用動態圖才可以演示出來。


    卡拉比說:“一片貼在固定鋼圈上的平坦塑料布。假定這片塑料布既沒有刻意拉緊,也不會太鬆,那麽當我們推擠這片塑料布時,它所形成的曲麵會怎麽彎曲或變化呢?如果是在中央處拉開,它會造成正曲率的向上隆起,這種蒙日—安培方程的解是“橢圓”型的。反過來說,如果塑料布的中心向內彎扭,曲麵會變成曲率處處為負的鞍形,而其解是“雙曲”型的。最後,如果曲率處處為零,則其解為“拋物”型。”


    丘成桐知道,如果不管哪一種情形,要解的原始蒙日—安培方程都是一樣的,但是必須用完全不同的技巧來解。


    而上述三種微分方程裏,我們分析橢圓型的技巧最為完備。橢圓型方程處理較簡單的靜止狀況,物體不隨時間或在空間中移動。這類方程用於描述不再隨時間變化的物理係統,例如停止振動、迴複平衡的鼓等。不僅如此,橢圓型方程的解也是三種裏最容易理解的,因為當把它們繪成函數時,看來是光滑的,而且盡管在某些非線性橢圓型方程中會出現奇點,但我們幾乎不會碰到棘手的奇點。


    雙曲型微分方程描述的是像永遠不會達到平衡狀態的波與振動。和橢圓型不同,這類方程的解通常有奇點,因此處理起來困難許多。如果是線性的雙曲型方程,我們還可以處理得相當好(線性指的是當改變某一變數的值時,另一變數的值會成比例變化),但如果是非線性雙曲型方程,我們就沒有有效的工具來控製奇點。


    拋物型方程則介於兩者之間,描述的是最終會趨於平衡的穩定物理係統,例如振動中的鼓,但因還未到達平衡狀態,因此必須考慮時間的變化。與雙曲型相比,這類方程較少出現奇點,而且就算有,奇點也會慢慢趨於平滑,因此就處理的困難度而言,也介於橢圓型和雙曲型之間。


    然而,數學上的挑戰還不僅止於此。雖然最簡單的蒙日—安培方程隻有兩個變數,許多方程則有更多變數。有些方程已超出雙曲的程度,有時稱為超雙曲型;關於這類方程的解,我們所知甚少。


    卡拉比所說的:“一旦超出了熟悉的三種類型,我們就對方程的解毫無頭緒,因為在此並沒有物理世界的現象可資援引。”


    由於這三類方程的難易度有所不同,迄今為止,絕大多數來自幾何分析的貢獻,都是關於橢圓型和拋物型的情況。


    當然我們對三類方程都有興趣,而且雙曲型方程還有許多引人入勝的問題,像是完整的愛因斯坦方程。隻要還有餘裕,數學家當然是非常想要解決的。

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