Кіріспе

Ричард Мелвин Шоун (Richard Melvin Schoen, 1950 жылғы 23 қазанда туған) – американдық математик, дифференциалдық геометрия және геометриялық талдау салаларындағы жұмыстарымен белгілі. Ол 1984 жылы Ямабе мәселесін шешуімен ең көп танылған.

Мансап

Ол Огайо штатының Селина қаласында дүниеге келген және 1968 жылы Форт-Рекувери орта мектебін бітірген. 1977 жылы Стэнфорд университетінен математика ғылымдарының докторы (PhD) дәрежесін алды. Нью-Йорк университетінің Курант институтында, Берклидегі Калифорния университеті мен Сан-Диегодағы Калифорния университетінде профессорлық қызмет атқарғаннан кейін, 1987-2014 жылдар аралығында Стэнфорд университетінде профессор, ал 1992 жылдан бастап гуманитарлық және ғылымдар бойынша Басс профессоры болды. Қазіргі уақытта ол Калифорния университетінің Ирвайн қаласындағы Distinguished профессоры және Excellence in Teaching Chair лауазымында қызмет етеді. Оның тегі "Шейн" деп айтылады. Шон 1972 жылы NSF аспирантуралық зерттеу стипендиясын және 1979 жылы Слоан зерттеу стипендиясын алды. 1983 жылы Варшавада өткен Халықаралық математиктер конгресінде (ICM) шақырылған баяндамашы, 1986 жылы Берклиде өткен ICM-де пленарлық баяндамашы, ал 2010 жылы Хайдарабадта өткен ICM-де пленарлық баяндамашы болды. Ямабе мәселесі бойынша жұмысы үшін Шонға 1989 жылы Бохер ескерткіш сыйлығы табысталды. Ол Стэнфорд университетінен оқытудағы өмірлік жетістіктері үшін 2014-15 жылдарғы деканат сыйлығын алды. 2015 жылы ол Америка математикалық қоғамының вице-президенті болып сайланды. 2015 жылы Уорвик университетінің құрметті ғылым докторы атанды. Ол 2017 жылы Чарльз Фефферманмен бөлісіп, математикадан Волф сыйлығына ие болды. Сол жылы ол Хайнц Хопф сыйлығын, Қазан Федералдық Университетінің Лобачевский медалін және сыйлығын, сондай-ақ Рольф Шок сыйлығын алды. Оның 44-тен астам докторанты бар, олардың ішінде Хуберт Брей, Хосе Ф. Эскобар, Айлана Фрейзер, Чикако Мессе, Уильям Миникоцци және Андре Невес есімдері бар.

Математикалық жұмыс

Шон ғаламдық дифференциалдық геометрияда аналитикалық әдістерді зерттеді, минималды беттердің және гармоникалық бейнелеулердің реттелу теориясына маңызды үлес қосты.

Гармоникалық карталар

1976 жылы Шоен мен Шинг Тунг Яу Яудың бұрынғы Лиувилл теоремаларын пайдаланып, Джеймс Элс пен Джозеф Сэмпсон бұрын анықтаған қатаңдық құбылыстарын компакт емес жағдайларға кеңейтті. Гармоникалық карталар үшін Бохнер тождестігінің және минималды гипербеттер үшін аудан формуласының екінші өзгеруінің арақатынасын анықтау арқылы, олар домендегі жаңа шарттарды анықтады, бұл осы қорытындыға әкелді. Бұл қатаңдық теоремалары Рихард Гамильтонның Дирихле шекаралық мәселесін шешуінің тікелей салдары ретінде компакт емес домендердегі гармоникалық карталардың болу теоремасымен толықтырылады. Осының нәтижесінде, кейбір таңғажайып геометриялық нәтижелер табылды, мысалы, кейбір компакт емес көптүрліліктер теріс емес Риччи қисықтығына ие толық метрикаларды қабылдамайды. 1980-ші жылдардағы екі мақалада Шоен мен Карен Уленбек энергияны азайтушы гармоникалық карталардың тұрақтылық теориясына маңызды үлес қосты. Олар монотондық формулаларды кеңінен пайдаланып жасаған әдістер геометриялық талдау саласында үлкен ықпал етті және көптеген басқа да мәселелерге бейімделді. Олардың негізгі қорытындыларына гармоникалық карталар жиындарының компакттылық теоремалары және сәйкес ерекше жиындардың мөлшерін бақылау кіреді. Леон Саймон энергияны азайтушы гармоникалық карталардың кішкентай масштабтағы геометриясын анық бейнелеу үшін осындай нәтижелерді қолданды. Кейін Михаил Громов гармоникалық карталар теориясын кеңейтудің, мәндерді Римандық көптүрліліктердің орнына метрикалық кеңістіктерде алуға мүмкіндік берудің, классикалық Эелс-Сэмпсон қатаңдық теоремасының аналогтарын беретін торлар үшін жаңа қатаңдық теоремаларына ие маңызды қолданыстары бар екенін түсінді. Мұндай теорияның күрделі талдамалық егжей-тегжейлерін Шоен жасады. Гармоникалық карталар үшін осы жаңа контекстің қосымша негіздерін Шоен мен Николас Коревар қалады.

Минималды беттер, оң скалярлық қисықтық және оң масса теоремасы

1979 жылы Шоен және оның бұрынғы докторлық жетекшісі Шинг Тунг Яу оң скалярлық қисықты зерттеуге маңызды үлес қосты. Гаусс теңдеуінің, ауданының екінші өзгеру формуласының және Гаусс-Боне теоремасының қарапайым, бірақ жаңа комбинациясы арқылы Шоен мен Яу оң скалярлық қисықтығы бар үш өлшемді көптүрліліктердегі тұрақты минималды беттердің бірнеше түрінің болуын жоққа шығарды. Бұл нәтижені осындай беттердің бар екенін көрсететін олардың терең аналитикалық теоремасымен салыстыра отырып, олар оң скалярлық қисықтық метрикасын қабылдай алатын көптүрліліктерге қатысты шектеулерге қол жеткізді. Шоен мен Дорис Фишер Колбри кейіннен 3 өлшемді көптүрліліктердегі тұрақты минималды беттерді кеңірек зерттеді, оның орнына тұрақтылық операторы мен оның спектрлік қасиеттерін пайдаланды. Тұрақты минималды гипербеттердің болуына негізделген индуктивтік аргумент оларға нәтижелерін жоғары өлшемдерге дейін кеңейтуге мүмкіндік берді. Қосымша аналитикалық әдістер оң скалярлық қисықтығы бар көптүрліліктерге топологиялық операцияларды қолдануға мүмкіндік берді, бұл мұндай көптүрліліктер класы топологиялық жағынан бай екенін көрсетті. Михаэль Громов пен Х. Блейн Лоусон басқа әдістермен ұқсас нәтижелерге қол жеткізді, сонымен қатар топологиялық салдарларын тереңірек талдады. Шоен мен Яу өздерінің техникаларын компакт емес көптүрліліктерге кеңейту арқылы жалпы салыстырмалылық теориясындағы оң масса теоремасының Риман жағдайын шеше алды, оны оң скалярлық қисықтығы бар компакт емес көптүрліліктердің шексіздікке жақын геометриялық мінез-құлқы туралы мәлімдеме ретінде қарастыруға болады. Бұл аргумент, олардың бастапқы нәтижелері сияқты, қайшылыққа негізделген. Кейін Эдвард Виттен ең аз гипербеттердің орнына гармоникалық спиннерлер теориясын пайдалану арқылы конструктивті аргумент тапты. Шоен, Яу және Леон Саймон Саймон формуласының екінші өзгеру формуласымен қарапайым үйлесімін анықтады, бұл төмен өлшемді тұрақты минималды гипербеттер үшін маңызды қисықтық бағалауларын береді. 1983 жылы Шоен екі өлшемді беттердің ерекше жағдайында, изотермиялық координаттардың болуын пайдаланып, ұқсас бағалаулар алды. Шоен мен Саймонның бағалаулары сәл әлсіз болды, бірақ өлшемдік шектеусіз. Шоен-Саймон бағалауларының маңызды салдары тұрақты минималды гипербеттер үшін компакттылық теоремаларын, сондай-ақ "бірлік жиынтықтардың" мөлшерін бақылауды қамтиды. Атап айтқанда, Шоен-Саймон бағалауы Альмгрен-Питс мини-макс теориясының маңызды құралы болып табылады, ол көптеген қолданбаларды тапқан. Мүмкін болатын бірлік жиынтықтардың болуы Шоен мен Яудың индуктивтік аргументтерін оңай жүзеге асыруға болатын өлшемдерді шектейді. Сонымен қатар, Виттеннің спиннерлерді пайдалануы оның нәтижелерін топологиялық ерекше жағдайлармен шектейді. Осылайша, жоғары өлшемдегі оң масса теоремасының жалпы жағдайы Шоен мен Яудың 1979 жылғы жұмысында ашық мәселе ретінде қалды. 1988 жылы олар Вейль тензоры нөлге тең болатын ерекше жағдайда кез келген өлшемдегі мәселені шешті, бұл конформациялық геометрияда маңызды болды. 2017 жылы олар жалпы жағдайды талап ететін препринт жариялады, онда олар тікелей минималды гипербеттердің бірлік жиынтықтарымен айналысады.

Ямабе проблемасы және конформальды геометрия

1960 жылы Хидехико Ямабе Риманн метрикасының конформдық класына "Ямабе функционалын" енгізді және сындық нүктенің тұрақты скалярлық қисықтығы болатынын көрсетті. Ол сындық нүктелердің болуын дәлелдеуге ішінара үлес қосты, оны Нил Трудингер және Тьерри Обен одан әрі дамытты. Обеннің жұмысы, әсіресе, жоғары өлшемді жағдайларды немесе Вейль тензоры нөлдік емес нүкте бар болған кездегі жағдайларды шешті. 1984 жылы Шоен Обеннің жұмысынан ашық қалған жағдайларды шешті, оның шешуші тұсы метриканы Лаплас-Бельтрами операторының Грин функциясымен қайта масштабтау болды. Бұл Шоен мен Яудың оң масса теоремасын алынған метрикаға қолдануға мүмкіндік берді, соның нәтижесінде бастапқы метрика туралы маңызды асимптотикалық ақпарат алынды. Ямабе, Трудингер, Обен және Шоеннің еңбектері Ямабе мәселесінің шешімін құрайды, ол әрбір конформдық класта тұрақты скалярлық қисықтығы бар метриканың бар екенін көрсетеді. 1989 жылы Шоен басқа геометриялық-талдаулық мәселелер үшін әзірленген Карен Уленбектің көпіршіктерді талдауын тұрақты скалярлық қисықтық жағдайына бейімдеуге қол жеткізді. Ямабе функционалының сындық нүктелерінің бірегейлігі және, жалпы алғанда, барлық сындық нүктелер жиынының ықшамдығы – бұл 1991 жылы Шоен алғаш зерттеген күрделі мәселе. Кейіннен Саймон Брендл, Маркус Хури, Фернандо Кода Маркес және Шоен толық нәтижелер алды.

Дифференциалданған сфералар теоремасы

1980 жылдары Ричард Гамильтон Риччи ағынын енгізіп, екі және үш өлшемді кеңістіктер үшін бірқатар жуысу (конвергенция) нәтижелерін дәлелдеді. Ол және басқалар жоғары өлшемдерде жартылай нәтижелер тапқанмен, Риман қисықтық тензорын түсінудің қиындығы прогреске кедеріс келтірді. Саймон Брендл мен Шён Марио Микальлеф пен Джон Мурдың "изотроптық қисықтығының" оңдығын Риччи ағыны кез келген өлшемде сақтайтынын дәлелдеді, бұл фактіні Хью Нгуен де тәуелсіз түрде дәлелдеді. Брендл мен Шён одан әрі осы оңдық шартын қималық қисықтық пен қисықтық оператордың оңдығымен байланыстыра алды, бұл оларға Кристоф Бём мен Буркхард Вилкингтің соңғы кезде қолданған алгебралық идеяларын пайдалануға мүмкіндік берді, соның нәтижесінде Риччи ағыны үшін жаңа жуысу теоремасын алды. Олардың жуысу теоремасының ерекше жағдайы дифференциалданатын сфера теоремасының қарапайым салдары болып табылады, бұл соңғы елу жыл бойы оң қималық қисықты зерттеуде кең таралған болжам болды.