【周氏坐標(biāo)】數(shù)學(xué)家周煒良在代數(shù)幾何學(xué)方面的研究成果被國(guó)際數(shù)學(xué)界稱為“周氏坐標(biāo)；另外還有以他命名的“周氏定理”和“周氏環(huán)”。

周煒良 1911年10月1日生于上海．代數(shù)幾何．

周煒良的父親周達(dá)(美權(quán))是清末民初著名數(shù)學(xué)家、集郵家，家境比較富裕．周煒良幼年在上海生長(zhǎng)，從未進(jìn)過學(xué)校．5歲開始學(xué)中文，11歲學(xué)英文，都由家庭教師講授．20年代上海的大中學(xué)校頗多使用美國(guó)的原文課本，周煒良即自學(xué)各種知識(shí)：從數(shù)學(xué)到物理，從歷史到經(jīng)濟(jì)．1924年，周煒良懇求父親送他到美國(guó)讀書，先在肯塔基州的阿斯伯里學(xué)院補(bǔ)習(xí)，后來進(jìn)入肯塔基大學(xué)．那時(shí)的主要興趣在政治經(jīng)濟(jì)．直到1929年10月進(jìn)入芝加哥大學(xué)時(shí)，仍然主修經(jīng)濟(jì)學(xué)．可是此后兩年內(nèi)發(fā)生了變化．

1931年夏天，一位在芝加哥大學(xué)得到博士學(xué)位后又去普林斯頓工作一年的中國(guó)數(shù)學(xué)家，勸周煒良到普林斯頓去，或者去德國(guó)的格丁根大學(xué)——那時(shí)的世界數(shù)學(xué)中心．于是在1932年10月，周煒良帶著研究數(shù)學(xué)的模糊想法去了格丁根．補(bǔ)了半年的德文后，希特勒法西斯上臺(tái)，格丁根衰落了．周煒良在芝加哥時(shí)曾讀過B．L．范·德·瓦爾登(Van der Waerden)寫的《代數(shù)學(xué)》(Algebra)，十分欣賞，于是轉(zhuǎn)到萊比錫大學(xué)隨范·德·瓦爾登研究代數(shù)幾何，這是1933年夏天的事．次年夏天，周煒良到漢堡渡暑假，遇到維克特(Margot Victor)小姐，成為好友．周煒良滯留漢堡大學(xué)，隨數(shù)學(xué)家E．阿丁(Artin)聽課．直至1936年初才回到萊比錫，在范·德·瓦爾登指導(dǎo)下完成博士論文，并和維克特完婚．婚禮上，正在漢堡大學(xué)留學(xué)的陳省身是唯一的中國(guó)賓客．

周煒良成家立業(yè)之后，遂返回上海，在南京的中央大學(xué)任數(shù)學(xué)教授．一年后，抗日戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)，不得已留在上海．周煒良的岳父在德國(guó)曾有很好的工作，由于希特勒的種族迫害而流亡上海，幾乎身無分文．這時(shí)的周煒良必須自立掙錢，供養(yǎng)太太、兩個(gè)孩子，以及岳父母．

抗日戰(zhàn)爭(zhēng)勝利后，周煒良計(jì)劃經(jīng)營(yíng)進(jìn)出口貿(mào)易．大約在1946年春天，陳省身從美國(guó)返回上海．他力勸周煒良重返數(shù)學(xué)研究，并留下許多戰(zhàn)時(shí)發(fā)表的論文，特別是O．扎里斯基(Zariski)和A．韋伊(Weil)的論文預(yù)引本．周煒良雖然離開數(shù)學(xué)已近10年之久，但他終于作出了他一生中最重要的決定：回到數(shù)學(xué)領(lǐng)域．

由于陳省身寫信給普林斯頓的S．萊夫謝茨(Lefschetz)作了推薦，周煒良在上海同濟(jì)大學(xué)短期任教之后，便于1947年春天到達(dá)普林斯頓．他在那里做了一些相當(dāng)好的工作．次年，范·德·瓦爾登訪問位于美國(guó)馬里蘭州的約翰·霍普金斯大學(xué)，周煒良去看他，恰好該校有一個(gè)教職的空缺，周煒良遂應(yīng)聘到那里就任副教授．1950年升任正教授．當(dāng)年，戰(zhàn)后首次恢復(fù)的國(guó)際數(shù)學(xué)家大會(huì)在美國(guó)舉行，周煒良作為該校的正式代表與會(huì)，會(huì)后曾在哈佛大學(xué)短期講學(xué)．1955年再度去普林斯頓進(jìn)行訪問研究，返回霍普金斯大學(xué)之后就任數(shù)學(xué)系主任，前后達(dá)11年之久(1955—1966)．1959年，他當(dāng)選為臺(tái)北中央研究院院士．1977年，周煒良退休，成為霍普金斯大學(xué)的榮退教授．

周煒良把畢生精力奉獻(xiàn)給代數(shù)幾何的研究，成為20世紀(jì)代數(shù)幾何學(xué)領(lǐng)域的主要人物之一，以周煒良名字命名的數(shù)學(xué)名詞，僅在日本《巖波數(shù)學(xué)詞典》里就收有7個(gè)．回顧20世紀(jì)中國(guó)數(shù)學(xué)的歷史，能在世界數(shù)壇上留下痕跡的華人數(shù)學(xué)家并不多，周煒良是其中杰出的一位．

代數(shù)幾何學(xué)是解析幾何的深入和發(fā)展．正如二元二次代數(shù)方程。x2+y2=r2的解集(x，y)可以表示半徑為r的圓，代數(shù)幾何的研究對(duì)象仍是高次多元代數(shù)方程或代數(shù)方程組的解集，即系數(shù)在某域k內(nèi)的n元多項(xiàng)式F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)n所形成的代數(shù)方程組F1(x1，…，xn)=0，F(xiàn)2(x1，…，xn)=0，…，F(xiàn)n(x1，…，xn)=0的位于域k內(nèi)的公共解集合V，我們稱之為代數(shù)簇(algebraicvariety)，最簡(jiǎn)單的代數(shù)簇就是平面曲線．橢圓函數(shù)、橢圓積分、阿貝爾(Abel)積分等都與平面曲線有關(guān)，復(fù)變量的代數(shù)函數(shù)論及黎曼曲面論進(jìn)一步推動(dòng)了現(xiàn)代代數(shù)幾何學(xué)的發(fā)展．

19世紀(jì)下半葉，德國(guó)的R．克萊布施(Clebsch)、J．普呂克(Plcker)、M．諾特(Noether)以及意大利學(xué)派曾做出很大貢獻(xiàn)．經(jīng)過J．H．龐加萊(Poincar)、C．E．皮卡(Picard)、J．W．R．戴德金(Dedekind)和A．凱萊(Cayley)的發(fā)展，到20世紀(jì)20—30年代，E．諾特(Noether)、E．阿廷(Artin)和他們的學(xué)生范·德·瓦爾登創(chuàng)立了抽象代數(shù)學(xué)，為代數(shù)幾何學(xué)的研究注入了新的活力．周煒良的代數(shù)幾何學(xué)研究正是在這樣的背景下開始的．

周煒良坐標(biāo)

1937年，周煒良最初的兩篇論文發(fā)表在德國(guó)《數(shù)學(xué)年刊》(Mathematische Annalen)上．第一篇是與范·德·瓦爾登合作的，第二篇?jiǎng)t是周煒良的博士論文．這兩篇文章繼承了凱萊和普呂克的工作，并將其推廣到n維射影空間Pn上的代數(shù)簇．其中指出，任何n維射影空間Pn中的不可約射影族X可唯一地由一個(gè)配型(associated form)Fx所決定，配型的坐標(biāo)即著名的周煒良坐標(biāo)．該坐標(biāo)是普呂克坐標(biāo)的推廣，現(xiàn)已成為代數(shù)幾何學(xué)研究的一項(xiàng)基本工具．

抗日戰(zhàn)爭(zhēng)開始后，周煒良在上海閑居，繼續(xù)研究數(shù)學(xué)．1939年，他發(fā)表了一篇重要論文“關(guān)于一階線性偏微分方程組”，將C．卡拉西奧多里(Carathodory)的一項(xiàng)工作(1909)推廣到一般的高維流形．當(dāng)時(shí)并未引起人們注意，事隔30余年之后，這篇文章成為非線性連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)可控性數(shù)學(xué)理論的基石之一．控制論表達(dá)的周煒良定理(或稱卡拉西奧多里-周定理)可以寫成：

設(shè)V(M)是解析流形M上所有解析向量場(chǎng)的全體，D是V(M)中對(duì)稱子集，T(D)是V(M)中含D的最小子代數(shù)，I(D，x)是通過x的極大積分流形．那么，對(duì)任何x∈M，y∈I(D，x)，都存在一條積分曲線α：[0，T]→M，T≥0，使得α(0)=x，且α(T)=y．

抗日戰(zhàn)爭(zhēng)后期，周煒良曾有論文涉及代數(shù)基本定理的拓?fù)渥C明和電網(wǎng)絡(luò)理論等，似乎已偏離了代數(shù)幾何學(xué)的方向．信息斷絕和乏人討論，恐是主要原因．

周煒良于1947年到達(dá)普林斯頓高級(jí)研究院，開始了他的黃金創(chuàng)作期．他首先撰文闡明，E．嘉當(dāng)(Cartan)意義下的對(duì)稱齊次空間可以表示為代數(shù)簇，因而能用代數(shù)幾何的框架研究其幾何學(xué)性質(zhì)．該文所附文獻(xiàn)中包括華羅庚的有關(guān)矩陣幾何學(xué)的論文多篇．1947—1948年間，法國(guó)數(shù)學(xué)家C．謝瓦萊(Chevalley)也在普林斯頓，他對(duì)周煒良的這篇論文做了很長(zhǎng)的評(píng)論性摘要，發(fā)表于美國(guó)的《數(shù)學(xué)評(píng)論》(Mathematical Review)．謝瓦萊曾邀請(qǐng)周煒良證明下列猜想：“任何代數(shù)曲線，在一個(gè)代數(shù)系統(tǒng)中的虧數(shù)，不會(huì)大于該系統(tǒng)中一般曲線的虧數(shù)”．周煒良使用純代數(shù)的方法給出了證明，其主要工具之一仍然是范德瓦爾登-周煒良形式．

關(guān)于解析簇的周煒良定理

周煒良于1949年發(fā)表了一篇重要論文“關(guān)于緊復(fù)解析簇”．所謂解析簇V，是指對(duì)任何p∈V，總存在一組解析函數(shù)g1，g2，…，gn，和點(diǎn)p的一個(gè)鄰域B(p)，使得V∩B(p)中的點(diǎn)x都是g1，g2，…，gn的零點(diǎn)．這是一種局部性質(zhì)．由于多項(xiàng)式都是解析函數(shù)，所以代數(shù)簇都是解析簇．周煒良證明了某些情形下的逆命題：

“若V是n維復(fù)射影空間CPn中的閉解析子簇，那么它一定是代數(shù)簇，而且所有閉解析子簇間的半純映射，一定是有理映射”．

這一反映由局部性質(zhì)向整體性質(zhì)過渡的深刻結(jié)論，被稱為周煒良定理(Chow Theorem)，在代數(shù)幾何學(xué)著作中廣受重視．在許多論文里，常常把它作為新理論的出發(fā)點(diǎn)．

復(fù)解析流形

1950年前后，復(fù)解析流形的研究形成熱門課題．日本數(shù)學(xué)家小平邦彥(K．Kodaira)是這方面的專家，當(dāng)時(shí)也在美國(guó)工作，與周煒良有交往．1952年，周煒良證明了如下結(jié)果：“若V是復(fù)r維的緊復(fù)解析流形，F(xiàn)(V)是V上半純函數(shù)所構(gòu)成的域，則F(V)是有限的代數(shù)函數(shù)域，其超越維數(shù)s不會(huì)大于r．此外，還存在一s維的代數(shù)簇V＇以及V到V＇的半純變換T，使T可誘導(dǎo)出F(V)和F(V＇)間的同構(gòu)．特別地，如果可選擇V＇使得T還是雙正則變換，那么V必是代數(shù)簇．這就把復(fù)解析流形和代數(shù)簇聯(lián)系起來了．

把這個(gè)一般的結(jié)論用于二維的克勒(Khler)曲面，并用小平邦彥所建立的克勒流形上的黎曼-羅赫(Riemann-Roch)定理，就可以得出如下結(jié)論：“具有兩個(gè)獨(dú)立的半純函數(shù)的克勒曲面(即s=r=2的情形)一定是代數(shù)曲面．”這是周煒良和小平邦彥合作的論文中的一個(gè)結(jié)論，被稱為周-小平(Chow-Kodaira)定理．

周煒良簇和周煒良環(huán)

用周煒良坐標(biāo)可以對(duì)平面曲線和空間曲線進(jìn)行分類．只要由已知的次數(shù)d和虧數(shù)g，從非奇異的空間射影曲線的周煒良坐標(biāo)形成所謂周煒良簇，就能很自然地用有限個(gè)擬射影簇將它參數(shù)化．

在射影簇研究上，另一個(gè)為人們稱道的周煒良引理(ChowLemma)，涉及完全簇和射影簇的關(guān)系．蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家И．Р．沙法列維奇(ЩaфapeВИЧ)在其名著《代數(shù)幾何基礎(chǔ)》中曾提到這一引理：

“對(duì)于每一個(gè)不可約的完全簇X，總有一個(gè)射影簇X＇，使得X和X＇之間有一雙有理同構(gòu)”．

周煒良在射影簇方面最著名的工作是提出周煒良環(huán)(ChowRing)．他于1956年發(fā)表的論文“關(guān)于代數(shù)簇上閉鏈的等價(jià)類”中，提出了射影代數(shù)簇上代數(shù)閉鏈的有理等價(jià)性的系統(tǒng)理論．大意是：設(shè)V是n維射影空間Pn上的代數(shù)簇，其上的s維閉鏈所成的群為G(V，s)，與零鏈等價(jià)的閉鏈成子群Gr(V，s)．令Hr(V，s)是二者的商群．將s從1到n作直和，得

Hr(V)=Hr(V，s)．

周煒良在Hr(V)上定義一種乘法，使之構(gòu)成環(huán)，這就是著名的周煒良環(huán)．它是結(jié)合的，交換的，具有單位元．這篇論文由M．F．阿蒂亞(Atiyah)寫成文摘刊于美國(guó)的《數(shù)學(xué)評(píng)論》．

周煒良環(huán)具有很好的函子性質(zhì)：設(shè)p是兩代數(shù)簇X，V之間的模射，f：X→V，則V中閉鏈C的原象f-1(C)也是X中的閉鏈，且此運(yùn)算與相截(intersection)和有理等價(jià)性能夠相容．因此，它是代數(shù)幾何研究中的一項(xiàng)重要工具．周煒良環(huán)在許多情形可以代替上同調(diào)環(huán)．在證明各種黎曼-羅赫定理時(shí)，常用周煒良環(huán)去導(dǎo)出陳省身類．著名的韋伊(Weil)猜想的解決，也可使用周煒良環(huán)．

另一個(gè)常被引用的結(jié)論是所謂周煒良運(yùn)動(dòng)定理(Chow’s Mo-ving Lemma)：若Y，Z是非奇異擬射影簇X中的兩閉鏈，則必存在與Z有理等價(jià)的閉鏈Z＇，使Y和Z＇具有相交性質(zhì)(inte-rsect property)．1970年在奧斯陸舉行的代數(shù)幾何會(huì)議上，有專文論述此定理．

關(guān)于阿貝爾簇的周煒良定理

20世紀(jì)40年代，A．韋伊(Weil)等開創(chuàng)了阿貝爾簇的研究．他們把代數(shù)曲線上的雅可比(Jacobi)簇發(fā)展為一般代數(shù)流形上的皮卡-阿爾巴內(nèi)塞(Picard-Albanese)簇理論，將過去意大利學(xué)派的含糊結(jié)果加以澄清．周煒良對(duì)此作了豐富和發(fā)展，并推廣到特征p域的情形．周煒良在文獻(xiàn)[10]中證明對(duì)一般射影代數(shù)簇都存在雅可比簇．文獻(xiàn)[11]和[12]給出了阿貝爾簇的代數(shù)系統(tǒng)理論，其中有關(guān)可分(separable)、正則(regular)和本原擴(kuò)張(pri-mary extention)的論述，已成為這一領(lǐng)域的基本文獻(xiàn)．

周煒良還證明了以下結(jié)論：“若A是域k上的阿貝爾簇，B是定義在k的準(zhǔn)素?cái)U(kuò)張K上的阿貝爾子簇，那么B也在k上有意義．”S．郎(Lang)稱之為周煒良定理．

周煒良在1957年發(fā)表的關(guān)于阿貝爾簇的論文也反復(fù)被人引用．這一年，普林斯頓大學(xué)以數(shù)學(xué)名家萊夫謝茨的名義舉行“代數(shù)幾何與拓?fù)洹钡目茖W(xué)討論會(huì)，韋伊和周煒良都參加了．他們兩人在會(huì)上宣讀的論文密切相關(guān)．韋伊證明任何阿貝爾簇都可嵌入射影空間，而周煒良則證明任何齊次簇(不必完備)也可嵌入射影空間．文章不長(zhǎng)，但解決得很徹底．

其他工作

周煒良在代數(shù)幾何領(lǐng)域的研究，涉及很廣．例如扎里斯基關(guān)于抽象代數(shù)幾何中的退化原理(degeneration principle)的論證，很長(zhǎng)而且難懂，周煒良把證明作了大幅度壓縮，并加以推廣．他和井草準(zhǔn)一(J．lgusa)合作，建立了環(huán)上代數(shù)簇的上同調(diào)理論．此外，還推廣了代數(shù)幾何中的連通性定理．在擴(kuò)充由W．V．霍奇(Hodge)與D．佩多(Pedoe)證明的格拉斯曼(Grassm- ann)簇的基本定理時(shí)，指出了某些環(huán)空間上的代數(shù)特性．這些都是很有價(jià)值的工作．退休之后，周煒良仍然研究不輟．1986年，他以75歲高齡，發(fā)表了題為“齊次空間上的形式函數(shù)(formalfunction)”的論文．

P．拉克斯(Lax)把周煒良列為最重要的移居美國(guó)的數(shù)學(xué)家之一．但他性情淡泊，甚至很少參加國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議．他是臺(tái)北中央研究院院士，卻長(zhǎng)期不參加活動(dòng)．應(yīng)該說，周煒良的學(xué)術(shù)成就遠(yuǎn)超過他應(yīng)得的榮譽(yù)．不過，各種代數(shù)幾何的論著不斷地引用周煒良的工作，并以周煒良的名字陸續(xù)命名一系列術(shù)語，這也許是更有意義的褒獎(jiǎng)了．