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¿Hipótesis de Riemann: es hamiltoniano Bender-Brody-Müller una nueva línea de ataque?

Hay un hermoso papel en physical Review Letters [PRL 118, 130201 (2017), DOI:10.1103/PhysRevLett.118.130201] por Carl Bender, Dorje Brody, y Markus Müller (BBM) en un Hamiltoniano aproximación a la Hipótesis de Riemann. El papel es sorprendentemente fácil de seguir para un físico.

BBM definir un Hamiltoniano $$\hat{H} = (1- e^{-i \hat{p}} )^{-1} ( \hat{x} \hat{p} + \hat{p} \hat{x} ) (1- e^{-i \hat{p}})$$ donde $p=- i \partial_x$ es el impulso del operador en $\hbar=1$ unidades.

Los autores muestran que las funciones propias de $\hat{H}$ de fuga en el infinito debe ser en la forma de Hurwitz theta función, $\psi_z= - \zeta(z,x+1)$, por lo que el $$\hat{H} \psi_z = i (2 z -1)\psi_z $$

La imposición de una condición de contorno $\psi_z(0)=0$, por la virtud de la $\zeta(z,1)=\zeta(z)$, muestran que todos los no-trivial de los ceros de la de Riemann $\zeta$ función debe ser autovalores de a $\hat{H}$ con las impuestas por las condiciones de contorno.

BBM llamar a este resultado "un complejo extendido versión de la Baya-Keating conjetura" y vaya a proporcionar heurística argumentos de que todos los autovalores de a $\hat{H}$ son reales.

Lo prometedor que es este nuevo desarrollo en el contexto de la resolución de la Hipótesis de Riemann?

Steven Strogatz parece optimista.

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Traté de poner mi propio argumento en este blog hace poco, pero yo no. Déjame intentarlo de nuevo. 1)- La definición original de $\zeta(z,x) $ es

$$\zeta(z,x) = \sum_{n=1}^\infty \frac{1}{(n+x)^z} $$

A continuación,$\zeta(z,x)-\zeta(z,x-1)=-1/x^z$. A continuación, utilizando la representación integral, esta relación se extiende por analiticity a la máxima dominio en el que ambos lados están definidos y holomorphic. Para nuestro propósito, es suficiente para considerar las $x>0$$\Re{z}>0$. Deje $\zeta_z$ denotar el mapa de $x\to \zeta(z,x)$. Luego, usando el generador de $A$ de la dilatación del operador, es fácil comprobar que los autovalores tienen la forma $1/2+\imath E$. Para $A=(pq+qp)/2=-\imath xd/dx-\imath 1/2$. Esto le da a $A(1/x^z)=\imath (z-1/2)(1/x^z)$. Va de $A$ $H$se realiza mediante el operador $\Delta$, lo que en el formal de la ecuación de $H\zeta_{1/2+\imath E}=E\zeta_z$. El Dirichlet b.c. en el origen de las fuerzas de Correo para satisfacer $\zeta(1/2+\imath E)=0$.

2)- El primer problema que veo es que $\zeta_z$ no parece pertenecer al espacio de Hilbert ${\mathcal H}=L^2(0,\infty)$. El uso de un método clásico por Hadamard

$$\int_0^\infty |\zeta(z,x)|^2 dx=\frac{1}{1-2\Re{z}}\zeta(2\Re{z}-1)$$

que converge para $\Re{z}>1$. El uso de la representación integral, similar firmula se puede obtener, pero no he logrado mostrar que la plaza de integrabilidad presionado para $\Re{z}=1/2$. Por lo tanto veo un problema aquí.

3)- El otro problema es la definición de $\Delta$. Deje $S$ denotar la traducción del operador, que se define no rigurosamente por $Sf(x)=f(x-1)$. Si se encuentra restringido a $\mathcal H$, no es unitario, porque está definido sólo para $x>1$. Podemos definido por la imposición de $Sf(x)=0$$x\in [0,1]$. Entonces, es sólo una isometría parcial. Para$S^\ast f(x)=f(x+1)$$S^\ast S=I$, pero $S S^\ast =P$ es la proyección en $L^2(1,\infty)$. El uso de estas notaciones $\Delta= I-S=(S^\ast-I)S$. Pero tenemos un problema aquí: la función de $\zeta_z$ está definido por $x>-1$, y la extensión del intervalo de $(-1,0]$ se utiliza explícitamente en 1)-. Así que no podemos usar $S$. Pero entonces, ¿cuál es el operador $e^{-\imath \hat{p}}$ utilizado por los autores?

4)- Si $\hat{p}$ es el operador habitual

$$\hat{p}=-\imath \frac{d}{dx}$$

entonces hay un problema con su dominio de definición. En $L^2(\mathbb R)$, es selfadjoint como se puede ver mediante el uso de la transformada de Fourier. Pero en $\mathcal H$, no lo es. Este es un clásico ejercicio encontrado en el viejo libro de Courant-Hilbert. Es decir, siempre se puede definir en el conjunto de la $L^2$ funciones $L^2$ derivado de fuga en $x=0$. Entonces es simétrica. Si por lo que su medico adjunto se define en el mismo espacio, pero sin la fuga en $x=0$. No sólo el adjunto no es simétrica, sino el conjunto de sus autovalores es la mitad inferior del plano. Esto es porque si $f_z(x)=e^{zx}$,$\hat{p}^\ast f_z=-\imath z f_z$, mientras que$f_z\in \mathcal{H}$$\Re{z}<0$. El mismo argumento muestra que el $+\imath$ no puede ser un valor propio. Esto significa que el "defecto de índices", es decir, la dimensión de los subespacios propios con autovalores $\pm\imath$, no son iguales. Entonces, el teorema de von Neumann muestran que el operador $\hat{p}$ no tiene selfajoint extensión. Si no selfadjoint, la definición de su exponencial se convierte en un problema, debido a que el funcional de cálculo es la nit se define en general.

5)- El argumento anterior puede ser reformulado en términos de que el operador $S$. Su adjunto, admite un montón de valores propios, es decir, los puntos del interior de la unidad de disco.

En conclusión, la sloppyness de las definiciones utilizadas, pero los autores conduce a un completo desastre. Nada es correcto en este documento.

Mientras los físicos utilizan el álgebra, o algorítmica de los argumentos, se pueden encontrar excelentes resultados. Pero cuando se trata de análisis, pueden perder su juicio, y graves errores se muestran en la esquina. El análisis no es fácilmente susceptible de algoritmic descripciones. Y este es, precisamente, donde el poder de las Matemáticas se encuentra: mediante la manipulación de los infinitos, Matemáticas va más allá de la de Church-Turing definición de la computabilidad. Y ¿qué es el Análisis de si no la manipulación de los infinitos, a través de los límites, la convergencia y la talla?

24voto

user1952009 Puntos 81

Yo no conseguir todo lo escrito en este papel.

Pero ten en cuenta que esta línea de ataque tiene algunas buenas posibilidades de ser demasiado simple : todo esto funciona de la misma para $F(s) = \alpha L(s,\chi_5)+\overline{\alpha}L(s,\overline{\chi_5})= 2\sum\limits_{n=1}^\infty \Re(\alpha \;\chi_5(n)) n^{-s}$ donde $\chi_5$ es de la no-verdadero carácter del modulo $5$ $\alpha \in \mathbb{C}$.

$F(s)$ tiene el mismo tipo de representación integral y funcional de la ecuación de $\zeta(s)$, así que podemos escribir para el mismo tipo de operador diferencial. Pero el RH evidentemente no para $F(s)$ (no tiene un producto de Euler)

5voto

Steven Strogatz Puntos 59

"Optimista" es ponerlo un poco fuertemente. Simplemente es que yo he siempre ha intrigado por esta línea de ataque desde que oí hablar a Michael Berry.

Pero se aplazar a los expertos sobre la cuestión de si es nuevo o realmente prometedor. ¿Nadie importa opinar?

Steven Strogatz

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