Введение в модулярные формы и функции: теория и приложения


Продолжение курса в осеннем семестре 2023.

Лекции проходят по вторникам с 19:00 (время СПб).
Если вы хотите посещать курс и еще не зарегистрированы, сделайте это здесь.
Ссылка на zoom сессию будет отправлена на ваш email адрес.

Анонс. Изучая алгебраическую геометрию или комплексный анализ, мы довольно быстро понимаем фундаментальное значение, которое для всей области в целом играет пучок дробно-рациональных/мероморфных функций на пополненной комплексной плоскости/проективной комплексной прямой. Помимо своего фундаментального значения, этот объект обладает также достаточно простым устройством --- большинство вопросов сводятся к изучению кольца однородных комплексных многочленов, градуированного степенями.

Модулярные функции --- суть те же мероморфные функции, но на комплексных кривых специального вида, а модулярные формы (различных весов) на этих кривых аналогичны однородным многочленам на комплексной проективной прямой. Оказывается, что пространства модулярных форм каждого веса конечномеры и существуют алгоритмы для вычисления из базисов. Такое "хорошее поведение" модулярных форм делает их теорию, располагающуюся на границе математического анализа и алгебры, чрезвычайно элегантной.

Помимо своей внутренней красоты, модулярные формы/функции обладают многочисленными приложениями в самых различных областях математики. Уже давно известна их польза для нахождения сумм делителей, вычисления количества представлений чисел в виде сумм квадратов, нахождения числа классов квадратичных форм. В прошлом веке выяснилось и ключевое значение модулярных форм при исследовании функции Рамануджана , в доказательствах иррациональности значения дзета функции Римана от 3 и Большой Теоремы Ферма.

Коэффициенты разложений Фурье модулярных форм дают нам много новых целочисленных констант (например, 1728, 196884 и т.д.), иногда появляющихся в самых неожиданных местах. Например, в связи с размерностями представлений самой большой спорадической простой группы. Эта область известна как Monstrous moonshine.

Уже в этом веке возникли многочисленные связи с дифференциальными уравнениями и математической физикой, теорией струн.

Конечно, невозможно рассказать обо всем этом в нашем кратком курсе. Однако, мы попробуем разобраться с основными определениями и классическими результатами в теории модулярных функций/форм, что послужит для заинтересованных слушателей основой для дальнейшего изучения предмета.

Уровень сложности. Курс рассчитан на широкий круг слушателей, обладающих знаниями в объеме обязательных матмеховских курсов алгебры и анализа (ТФКП).
Организация. Курс будет проводиться в смешанном формате. Часть лекций будет прочитана в zoom, часть --- очно. Несмотря на это, мы будем рады видеть также "удаленных" слушателей. Мы будем стараться, по возможности, предоставить удаленный доступ ко всем лекциям.
Пример фундаментальной области для Г(2).
Пример фундаментальной области для Г(2)
Пример фундаментальной области для Г(2)
Иллюстрация из книги: Н.Коблиц "Введение в Эллиптические кривые и Модулярные формы".

Лекции:

Литература.

Продолжение курса в осеннем семестре 2023.