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定理已证明

模性定理(谷山–志村–韦伊)

命题陈述

Q\mathbb{Q} 上任意椭圆曲线 EE 都是模的:存在一个在 Q\mathbb{Q} 上定义的非常值态射 X0(N)→EX_0(N) \to E,其中 NN 是 EE 的导子;等价地,L(E,s)L(E,s) 等于 Γ0(N)\Gamma_0(N) 上某个权为 22 的新形式的 LL-函数。

为什么成立?

模性把每一条椭圆曲线都变成了乔装的模形式,将模形式可用的强大解析工具(解析延拓、函数方程)转移到椭圆曲线上;而对费马大定理而言至关重要的是,这意味着不可能是模的曲线根本不存在。

证明思路

怀尔斯于1994–95年证明了 Q\mathbb{Q} 上半稳定椭圆曲线的模性(最后一步——变形环与 Hecke 代数之间同构的一个数值判据,即“R=TR=T 定理”——是与理查德·泰勒共同确立的)。该策略证明了 EE 的 ℓ\ell-adic Tate 模上的伽罗瓦表示,与某个候选模形式相伴的表示,都落在同一个形变空间中;证明形变环 RR 与作用于模形式上的 Hecke 代数 TT 相重合,就迫使每一个被允许的伽罗瓦表示——尤其是 EE 的表示——都来自某个模形式。由于任何半稳定曲线就足以排除费马方程的反例(任何解 an+bn=cna^n+b^n=c^n 都会产生一条半稳定的 Frey 曲线 y2=x(x−an)(x+bn)y^2=x(x-a^n)(x+b^n),而肯尼斯·里贝特通过其1990年对 ε\varepsilon-猜想的证明已表明该曲线不可能是模的),这就证明了费马大定理。半稳定性这一限制后来被克里斯托夫·布勒伊、布赖恩·康拉德、弗雷德·戴蒙德与理查德·泰勒于2001年彻底去除,将模性推广到了 Q\mathbb{Q} 上所有椭圆曲线。

用到此定理的主题

分步证明

该定理暂无分步证明。

参考文献

  1. Joseph H. Silverman (2009). The Arithmetic of Elliptic Curves · DOI:10.1007/978-0-387-09494-6
  2. Andrew Wiles (1995). Modular elliptic curves and Fermat's Last Theorem · DOI:10.2307/2118559
  3. Andrew Wiles / Clay Mathematics Institute (2000). The Birch and Swinnerton-Dyer Conjecture (official Millennium Problem description)
  4. Wouter Castryck, Thomas Decru (2022). An efficient key recovery attack on SIDH