问题

几何分析是不是一个被普遍公认的独立的学科,如果是,为何AMS的学科分类里面里面找不到几何分析?

回答
几何分析:独立学科的地位与AMS分类中的“隐身”

几何分析,作为数学领域一个融合了微分几何、偏微分方程和函数论的交叉学科,其重要性和影响力不容置疑。然而,当我们翻阅美国数学会(AMS)的学科分类(AMS Subject Classification)时,却赫然发现“几何分析”这个词汇并未作为一个独立的顶级分类出现。这不免让人产生疑问:几何分析究竟算不算一个被普遍公认的独立学科?为什么它在AMS的分类体系中“隐身”了呢?

要解答这个问题,我们需要深入理解“学科”的定义以及AMS分类体系的设计理念。

什么是“学科”?

在学术界,一个“学科”的形成通常需要满足几个关键条件:

1. 核心的研究对象与问题: 存在一套独特的研究课题、猜想、定理和问题集,这些构成了学科的基石。
2. 统一的方法论与工具: 发展出一套特有的概念、技术和推理方法,用于解决核心问题。
3. 独立的学术传统与研究社群: 拥有自己的学术期刊、会议、学术组织和研究人员网络,形成相对独立的研究群体。
4. 明确的边界与与其他学科的联系: 尽管可能与其他学科交叉,但学科本身应具有相对清晰的界限,能够独立于其他领域进行发展。

从这些标准来看,几何分析无疑具备了成为一个独立学科的潜力,甚至可以说已经具备了许多独立学科的特征。

几何分析的“独立性”体现在哪里?

几何分析的出现,并非是对现有学科的简单叠加,而是基于一种深刻的洞察:几何现象可以通过分析方法来理解和刻画,而分析问题则常常能在几何的框架下获得新的视角和解决方案。

研究对象与核心问题: 几何分析的核心在于研究流形(Manifolds)上的各种几何结构,例如黎曼度量、曲率、联络等,以及如何利用偏微分方程(PDEs)来研究这些结构。其经典的代表性问题包括:
庞加莱猜想的解决: 格里戈里·佩雷尔曼利用里奇流(Ricci flow)这一核心分析工具,成功解决了困扰数学界一个世纪的庞加莱猜想。这无疑是几何分析最辉煌的成就之一。
爱因斯坦方程与引力: 在广义相对论中,时空被描述为具有黎曼度量的流形,而引力则由爱因斯坦场方程(一种重要的PDE)来描述。几何分析正是理解这些方程在几何背景下含义的关键。
调和映射、极小曲面、杨米尔斯理论: 这些都是几何分析中研究的重要课题,它们涉及到PDE的性质以及它们在几何上的解释。
流形上的热方程、薛定谔方程: 研究这些方程的性质(如解的存在性、光滑性、渐近行为)如何反映流形的几何特性,也是几何分析的重要内容。

统一的方法论与工具: 几何分析继承并发展了分析学中的许多强大工具,并将其巧妙地应用于几何问题。
PDE理论: 泛函分析、椭圆方程、抛物方程、双曲方程等PDE理论是几何分析的基石。
微分几何: 流形理论、黎曼几何、微分拓扑等提供了几何分析研究的“舞台”和“语言”。
算子理论: Fourier分析、伪微分算子、拟微分算子等工具在理解流形上PDE的性质中扮演着至关重要的角色。
变分法: 许多几何对象(如极小曲面)都可以通过变分法来定义和研究。

独立的学术传统与研究社群: 尽管几何分析的许多研究者可能同时拥有微分几何、PDE等领域的背景,但已经形成了一个庞大且活跃的几何分析研究社群。全球范围内有专门的几何分析会议、研讨会,许多顶级的数学期刊也发表大量几何分析的论文。例如,著名的《微分几何杂志》(Journal of Differential Geometry)和《数学年刊》(Annals of Mathematics)等,都经常刊登几何分析的开创性工作。

为什么AMS分类里找不到“几何分析”?

AMS分类体系是一个为了方便数学文献检索和组织而建立的庞大而精细的索引系统。它并非静态不变,而是会定期更新,以反映数学研究的最新发展。那么,为什么“几何分析”这个词汇没有被列为独立的顶级分类呢?有以下几个可能的原因:

1. 交叉学科的本质: 几何分析的生命力恰恰在于其跨学科的融合性。它不是一个孤立的领域,而是连接了微分几何与偏微分方程两个传统上就已存在的、且非常庞大的学科。许多研究者可能更倾向于将自己归类于“微分几何”(26XX)或“偏微分方程”(35XX)下的某个子领域,因为他们的研究具体问题和技术可能更侧重于其中一个。
例如,研究里奇流的数学家,可能会将自己的工作归类到 53XX (Differential Geometry) 下的 53C20 (Riemannian manifolds, Global properties) 或者 53C44 (Geometric evolution equations, e.g. Ricci flow)。
研究调和映照的数学家,可能将其归类到 58XX (Global analysis, analysis on manifolds) 下的 58E20 (Harmonic mappings),同时也会关注 35XX (Partial differential equations) 下的相关内容。

2. 历史遗留与分类的层级: AMS分类体系在发展过程中,是逐步完善的。当几何分析开始蓬勃发展时,它可能被自然地置于其“父学科”——微分几何和偏微分方程的框架下。将其作为一个独立的顶级分类,可能需要一个更根本性的重新划分,这涉及到对整个数学体系的认知和定义,其复杂性是巨大的。AMS分类更倾向于使用具有明确数学对象或研究方法命名的分类,而不是一个高度融合的跨学科领域。

3. AMS分类的粒度: AMS分类是一个多层级的系统。虽然“几何分析”本身不是一个顶级分类,但其核心内容却被详细地分解并涵盖在各个相关学科的子分类中。例如:
53XX Differential Geometry: 包含了如53C44 (Geometric evolution equations, e.g. Ricci flow) 这样的分类,直接指向了几何分析的核心工具。
58XX Global analysis, analysis on manifolds: 这个分类本身就带有“分析”的标签,并且涵盖了流形上的分析工具,如58Jxx (Analysis on manifolds) 就包含了许多几何分析的研究内容,如58J05 (Elliptic equations on manifolds) , 58J35 (Heat operators on manifolds), 58J70 (Geometric PDEs, e.g. Ricci flow) 等。
35XX Partial differential equations: 许多与几何分析相关的PDE(如非线性椭圆方程、抛物方程)也在此分类下。

4. 命名习惯的演变: “几何分析”这个术语本身,在不同的语境下可能指代略有不同的研究范畴。有些人可能更倾向于称其为“流形上的分析”(Analysis on manifolds),或者直接使用更具体的描述,如“里奇流”、“调和映照”等。AMS分类更倾向于采用那些被广泛接受且具有明确数学含义的术语。

简而言之,几何分析并没有“缺席”AMS的分类体系,而是以一种“内嵌”或“融合”的方式存在。 它并非没有被认可,而是因为其本质上是连接和深化了微分几何和偏微分方程这两个更传统、更基础的学科。AMS分类体系的设计,更侧重于将研究工作归入具有明确对象和方法的“根基”学科,同时通过精细的子分类来捕捉新兴的交叉领域。

因此,虽然你找不到一个名为“XX.XX 几何分析”的独立顶级分类,但几乎所有几何分析的核心研究内容,都能在53XX、58XX以及35XX等分类下找到与之对应的、非常具体的子分类。这恰恰说明了几何分析的“普遍公认”:它已经渗透到、并且极大地丰富了现有数学分支的研究。与其说它是“找不到”,不如说它已经“无处不在”地融入了现代数学的版图。

网友意见

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在两个问题下围观几天了,几乎每个评论都看过,因为微弱利益相关,之前一直没答。各位不要吵架,题主提问措辞有点别扭,大家也最好就题论题,尽量别互相人身攻击或质疑动机。

几何分析,顾名思义就是分析方法在几何中的应用,是非常非常非常宽泛的指代,有人说用非线性PDE就算几何分析,可我也见过Gromov用凸积分的也被算做几何分析。

所以“几何分析”更多的是一种方法,不像“辛几何”或“黎曼几何”或“非交换几何”是明确的对象。故按照题主的标准,这个东西没有,也没法被划分为一个学科。

第二个问题,丘成桐能不能称为xxx之父?这是不合适的,xxx之父的说法一般是中国人随便叫的,同为华人,称呼里隐隐想抬高点也很正常。君不见法国数学家Aubin只解决Calabi猜想中参数小于0这个既不是最困难也不是最重要的部分,一些法国数学家就想把Calabi猜想的最终结果称为Aubin-Calabi-Yau定理,当然了,并没有被广泛承认。这些行为都可以理解。

第三个问题,几何分析不是一个学科只是一种技术,那有人可称为几何分析奠基人之一吗?可以。

不止是学科可以奠基,几何分析作为一种方法或者一种解决问题的风格,也可以有奠基人。只用翻翻沃尔夫奖得主的前几届,其中的数学家Leray,表彰的是他在“拓扑方法应用于微分方程的贡献”。众所周知是著名的Leray-Schauder理论了,所以如果把Leray称为拓扑方法应用的奠基人之一有问题吗?

楼上有位答主的说法不合适,题主也跟着钻牛角尖,俩人针锋相对,说的很多都很荒谬。一个要把几何分析归功给阿基米德,一个要让对方给出现代的分析学精确定义。现在说的几何分析跟阿基米德有什么关系,现代的分析学又怎么会有精确的划分,都在抬杠呀!

“拓扑方法研究方程”不是独立学科,是一种方法或风格。即使最早的思想和成果始于Hilbert、Brouwer、Banach等。degree思想的确立都是1900年左右的事了,Brouwer1910成功运用了degree思想做出了他的不动点定理,Leray那时候才4岁,Leray-Schauder不动点定理1934年才引入。

像题主所说,Leray也不是拓扑方法应用的奠基人之一,只是用Brouwer、Banach的思想做了个题?或者像某位答主说的,这些拓扑方法的应用都要归功到欧拉那里?

讨论就不要抬杠,完全打嘴巴官司没意思,请有点共识。

那么再回到前面,几何分析这种风格或者方法,丘教授是不是奠基人之一?当然是的,两点,第一是在这方面出成果时间早。Bochner、Carson、Schwartz、Sobolev等人引入弱解,现代pde中求解弱解再导出经典解变成了通用方法,这些思想进入pde的各个分支改变其面貌,有很多代表人物,如Nash(热方程)、Nirenberg(椭圆方程理论)、Morrey(变分法)等等,这些人也都为几何分析做了贡献,众所周知这些理论是在五六十年代慢慢丰满成熟的,丘的工作在七八十年代完全是承接了这波方程的发展,理所应当是最早的结果之一。因为有时间差就把他开除出奠基人行列,根本是说不通的。第二是工作重要且影响深远,这没什么可说的,菲尔兹沃尔夫双奖,地球人也没多少,强行说不重要那我也只能苦笑,期盼自己以后也有这样的运气,工作不行也能双奖加身。

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