最早的三届(1936、1950、1954)有一个共同的动作:为一批原本没有合法身份的对象造一个可以容纳它们的地方。
这不是巧合。二十世纪上半叶的分析与几何反复遇到同一种困难——最小化序列没有极限、求导之后跑出函数类、局部信息拼不成整体。三种困难是同一件事的三个方言:当前的对象类不封闭。
1936 · 极小曲面(Douglas). Plateau 问题(给定边界求面积最小的曲面)本身是老问题,十八世纪已被提出,十九世纪有大量实验工作。Douglas 的贡献不在于问了一个新问题,而在于造了一个能让最小化序列有极限的函数空间与泛函。
判定:通道三。 签名 C 成立——最小化序列在原有的曲面类中没有极限对
象。目标本身不新,故签名 B 不成立。1936 · 覆盖曲面(Ahlfors). 把 Nevanlinna 的值分布理论几何化,用覆盖面的度量性质重述原本用分析量表述的结果。
判定:难判,倾向通道一的局部化型。 它没有把表达域扩大(签名 C 不成
立),也没有明显的新目标(签名 B 不成立);它把一个不好算的分析问题
搬进一个它好算的几何表示——这与第三编第十六章说的“对数把乘法搬进加
法”同型。但“好算”在这里不是代价的降阶,而是可见性的提升,故判定
不干净。
1950 · 分布(Schwartz). 求导算子在 Cᵏ 上不封闭;把试验函数空间的对偶取作新的对象类,一切分布都可以求导任意次。
判定:通道三,且是全编最干净的一例。 它已作为标准行出现在第三编第十
九章的统一表里:不封闭的算子族是求导,扩张的方向由求导的对偶唯一确
定。
1950 · 初等证明与筛法(Selberg). 素数定理的初等证明。
判定:解决型,带一处通道二的余味。 被解决的命题是老的;但“能不能不
用复分析证明它”这个元问题是一个真正的目标,且这个目标的年代可指
认。这是本编第一次遇到“目标是关于方法的”这种情形。
1954 · 层与谱序列(Serre、Kodaira). 层、上同调、谱序列被系统地引入拓扑与代数几何,局部与整体的关系被重新组织。
判定:第四通道候选。 它没有压缩什么(签名 A 不成立),也没有一族算子
不封闭(签名 C 不成立);被引入的是一套说话的方式——“局部数据如何拼
成整体”这句话此前一直在被使用,却没有精确的说法。这与第三编第二十
章把范畴论的诞生列为第四通道候选,理由完全相同。
三届之后,一个动作被制度化了:当对象类不封闭时,扩张它,而不是绕开它。 这个动作后来在本编中会反复出现(1966、1982、1994、2006、2014、2018 各出现一次),它是九十年里最稳定的一条线。