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解法:维亚佐夫斯卡用模形式解决8维与24维球堆积问题

第 5/9 步:把傅里叶特征值 +1+1 与 −1-1 的本征函数组合成魔法函数
通俗地说

如果 ff 是由若干个傅里叶变换的本征函数拼成的——即变换后回到自身的正数或负数倍的函数——那么分别控制 ff 与 f^\hat f 的符号会更容易,因为一旦知道 ff 就自动知道 f^\hat f。维亚佐夫斯卡(以及后来针对利奇格的科恩–库马尔–米勒–拉琴科–维亚佐夫斯卡)构造了一个基于模形式、特征值为 +1+1 的本征函数,以及另一个特征值为 −1-1 的本征函数,二者都已经带有所需的双重零点,再按正确的相对权重把它们相加,得到一个单一函数,其在原点的取值恰好满足所要求的 f(0)=f^(0)f(0)=\hat f(0)。

F(φ±)=±φ±,f=φ++φ−\mathcal{F}(\varphi^{\pm}) = \pm \varphi^{\pm}, \qquad f = \varphi^{+} + \varphi^{-}
详细分析

如果 F(φ)=φ\mathcal{F}(\varphi) = \varphi(特征值 +1+1),那么 φ^=φ\hat\varphi = \varphi,于是加在 φ\varphi 上的任何符号或零点性质都会自动被它自身的变换继承;同样,如果 F(ψ)=−ψ\mathcal{F}(\psi) = -\psi,那么 ψ^=−ψ\hat\psi = -\psi。维亚佐夫斯卡的 d=8d=8 构造与科恩–库马尔–米勒–拉琴科–维亚佐夫斯卡的 d=24d=24 构造都遵循这一模板:分别构造一个特征值为 +1+1 与一个特征值为 −1-1 的本征函数,各自都是对一个弱全纯(拟)模形式关于某个核作路径积分而得到,其设计使结果在每一个所需的格层半径处都有二重零点,然后取一个经过调校的特定线性组合 f=φ++φ−f = \varphi^{+} + \varphi^{-},使得球外 f≤0f \le 0 与处处 f^≥0\hat f \ge 0 这两个符号条件同时成立。

对于 R24\mathbb{R}^{24} 中的利奇格,特征值为 +1+1 的本征函数来自完全模群 SL2(Z)\mathrm{SL}_2(\mathbb{Z}) 的一个权为 −8-8、深度为 22 的弱全纯拟模形式,特征值为 −1-1 的本征函数则来自同余子群 Γ(2)\Gamma(2) 的一个权为 −10-10 的弱全纯模形式;按照这一模板把它们组合起来,正是让整个 d=24d=24 的证明成为 d=8d=8 证明在结构上的直接回响,而不是一个无关的新论证的原因。

本步骤中的术语
傅里叶本征函数
满足 F(φ)=λφ\mathcal{F}(\varphi) = \lambda\varphi(其中 λ\lambda 为某常数,这里 λ=±1\lambda = \pm 1)的函数 φ\varphi,即它自身的傅里叶变换只是它自己的一个标量倍。
本步骤用到的知识