卡拉比-丘空間的熱潮,始于 1984年,當時的物理學家,開始了解到這些復空間或會用于新興的理論上。
熱情持續(xù)了幾年,便開始減退了。
可是到了上世紀 80年代末期,格林恩(Brian Greene)、普列瑟(Ronen Plesser)、坎德拉斯等人開始研究鏡對稱(mirror symmetry)時,卡拉比-丘空間又重新成為人們的焦點。
鏡對稱乃是兩個具有不同拓樸的卡拉比-丘空間,看起來沒有什么共通點,但卻擁有相同的物理定律。
具有這樣關(guān)系的兩個卡拉比-丘空間稱為“鏡伴”(mirror partner)。
1995年,史聰閔格、札斯洛(Eric Zaslow)和我提出一個猜想,對卡拉比-丘空間的子結(jié)構(gòu)提供洞識,為鏡對稱給出解釋。根據(jù)這個 SYZ猜想的理論,六維卡拉比-丘空間本質(zhì)上可以分成兩個三維空間,其中之一是三維環(huán)面。
如果模仿把半徑 r變成 1/r的操作,把這些三維環(huán)面“翻轉(zhuǎn)”,并與另一個三維空間結(jié)合起來,就會得到原卡拉比-丘空間的鏡伴。
這個猜想提供了鏡對稱的幾何圖象,盡管目前只在一些特殊情況下被證明成立。
數(shù)學家把物理學家發(fā)現(xiàn)的鏡關(guān)系搬過來,成為數(shù)學上強而有力的工具。
在某個卡拉比-丘空間上要解決的難題,可以放到它的鏡伴上去考慮,這種做法往往奏效。
例如有一個求解曲線數(shù)目的問題,懸空了差不多一個世紀,就是這樣破解的。
它使枚舉幾何學(enumerative geometry)這一數(shù)學分支,重新煥發(fā)了青春。
這些進展令數(shù)學家對物理學家及弦論刮目相看。
鏡對稱是對偶性的一個重要例子。它就像一面窗,讓我們窺見卡拉比-丘空間的隱祕。利用它,我們確定了在五次三維形(一種卡拉比-丘空間)上給定階數(shù)的有理曲線的總數(shù),這是一個非常困難的問題。
物理學家發(fā)現(xiàn)兩個卡拉比-丘空間,雖然拓樸很不同,卻可能對應(yīng)到同一物理理論。這個性質(zhì)稱為鏡對稱,彼此對稱的雙方稱為鏡伴。
這一幕還說明了鏡對稱自有其深厚的數(shù)學基礎(chǔ)。人們花了好幾年,到了 1990年代中后期,鏡對稱的嚴格數(shù)學證明,包括坎德拉斯等人的公式,才由吉文塔(Alexander Givental)以及連文豪-劉克鋒-丘成桐各自獨立完成。