Fields madalyalarından biri ‘göçebe matematikçi’nin: Caucher Birkar

Fields madalyasını kazanan Kürt Caucher Birkar, Maryam Mirzakhani’den sonra bu ödülü kazanan ikinci İranlı matematikçi oldu. Birkar bu ödüle en genel olarak, “Boundedness of Fano varieties” problemine verdiği kanıt ve “Minimal Model Program (MMP)” için yaptığı katkılar nedeniyle layık görüldü.

[BAA - Matematik/ Oğuz Şavk, Kazım İlhan İkeda]

Caucher Birkar

Caucher Birkar olarak tanınan Kürt asıllı İranlı matematikçinin asıl ismi Kürtçede Feridun Direxşan, Persçede ise Fereydoun Derakhshani’dir. İngilizceleştirilmiş bir kelime ikilisi olan Caucher Birkar kökünü Kürtçede yer alan Koçer Bîrkar sözcüklerinden almaktadır ve dilimizdeki karşılığı göçebe matematikçidir.

Birkar, İran’ın Irak sınırına bitişik olan Kürdistan vilayetinin Marivan şehrinde, 1978 yılında dünyaya gelmiştir. İlkokula başladığı sıralarda bulunduğu coğrafya İran-Irak savaşına sahne olduğu için, zor bir çocukluk geçirmiştir. Ailesi çiftçilikle uğraştığı için, Birkar da çoğu vaktini onlarla birlikte çalışarak geçirmiştir. Tüm zorluklara ve savaşa rağmen mutlu kalmasının kaynağını ailesi olarak nitelendiren Birkar, ortaokul eğitim müfredatında yer almayan türev - integral gibi modern matematiksel konuları, abisinden erken yaşta öğrenme şansı bulmuştur. Kendisinin deyişiyle onu eğitiminde ve kariyerinde en çok etkileyen kişi abisi olmuştur.

Matematikteki lisans derecisini Tahran Üniversitesi’nden alan Birkar, 2000 yılında üniversite öğrencileri için düzenlenen Uluslararası Matematik Yarışması’nda üçüncü olmuştur. Üniversitede çalışmaya başladıktan kısa bir süre sonra İngiltere’ye gitmiştir ve burada siyasi sığınma talebinde bulunmuştur. Uzun yıllar İngiltere’de mülteci statüsünde yaşayan Birkar, doktora eğitimini 2001-2004 yılları arasında Nottingam Üniversitesi’nde tamamlamıştır. “Topics in modern algebraic geometry” isimli doktora tezini Sovyet asıllı Rus matematikçiler Ivan Fesenko ve Vyacheslav Shokurov’nun danışmanlıklarında yazmıştır.

2003 yılında, Londra Matematik Derneği’nin en çok gelecek vaat eden doktora öğrencilerine takdim ettiği, Cecil King seyahat bursu ile ödüllendirilmiştir. Günümüzde Cambridge Üniversitesi’nde profesör olan Birkar, 2010 yılında Leverhulme ödülünü kazanmıştır. Paris Matematiksel Bilimler Kuruluşu tarafından 2010’da ödüllendirilen Birkar, 2016 yılında Amerikan Matematik Derneği tarafından verilen Moore ödülüne, alandaşları Paolo Cascini (Imperial College London), Christopher D. Hacon (University of Utah) ve James McKernan (UC San Diego) ile birlikte layık görülmüştür.

Son olarak Fields madalyasını kazanan Birkar, Maryam Mirzakhani’den sonra bu ödülü kazanan ikinci İranlı matematikçi olmuştur. Kısa süre önce kaybettiğimiz Mirzakhani, bu ödülü kazanan ilk ve tek kadın matematikçidir. Birkar bu ödüle en genel olarak, “Boundedness of Fano varieties” problemine verdiği kanıt ve “Minimal Model Program (MMP)” için yaptığı katkılar nedeniyle layık görülmüştür.

Cebirsel Geometi, Birasyonel Geometri ve Birkar

Birkar’ın matematiğin içindeki ilgi alanı en genel anlamıyla cebirsel geometridir. Dünkü yazıda da bahsettiğimiz gibi, cebirsel geometri, cebirsel çeşitlilik (varyete) isimli soyut uzayları konu alan modern bir matematik dalıdır. Bu çeşitlilikler, polinom denklemlerin bir koleksiyonunun çözüm kümeleridir. Örneğin, x²+y²=z² denklemini ele alalım. Eğer bu polinomun katsayılarını tam sayılardan seçersek, karşılık gelen çözüm kümesi Pisagor üçlülerinin bir koleksiyonudur. Eğer katsayılar gerçel sayılar ise, çözüm kümesi üç boyutlu uzayda bir konidir. Fakat bu katsayılar karmaşık sayılardan geliyorsa, çözüm kümesinin ne olduğunu geometrik olarak kolayca tarif edemeyeceğimiz bir soyut uzaydır ve bu uzay karmaşık sayılar tarafından dikte edilen bir geometri yapısına sahiptir.

Bu geometrik yapıların zenginliğinden dolayı, cebirsel geometriciler karmaşık cebirsel çeşitlilikleri çalışmayı tercih etmişlerdir. Bu çeşitlilikler büyük farklılıklar taşımalarına karşın, aynı zamanda bir çoğunun sahip olduğu benzerliklere de sahiptirler. Birasyonel geometri, birasyonel denklikler altında tüm karmaşık cebisel çeşitlilikeri sınıflandırmayı amaçlayan bir geometri dalıdır. Bu amaç doğrultusunda, MMP her bir sınıftaki özel çeşitlilikleri basit bir biçimde tanımlamanın ve yine bu basit olanları kullanarak daha çetrefilli olanların nasıl inşat edeceğini tariflemenin yoludur.

Birasyonel sınıflandırmanın kökleri ondokuzuncu yüzyılın en büyük matematikçilerinden biri olan Bernhard Riemann’ın çalışmalarına kadar uzanmaktadır. Riemann bir boyutlu karmaşık çeşitlilikleri çalışmıştır. Bu tip çeşitliliklere Riemann yüzeyi adı verilen iki boyutlu gerçel yüzeyler karşılık getirilebilir. Bu yüzeyler, çeşitliliklere göre daha derin geometrik yapılara sahiptir. Bu tip yüzeyler üçe ayrılırlar: küre gibi pozitif eğriliğe sahip olanlar, bir delikli simit (torus) gibi sıfır eğriliğe sahip olanlar ve son olarak yapışık simitler (genus g tori) gibi negatif eğriliğe sahip olanlar. Delik sayısı g, bir boyutlu çeşitliliklerin sınıflandırılmasında kullanılan bir doğal bir sayıdır ve dolayısıyla her bir sınıf için değişmezdir.

İki boyutlu çeşitlilikler, Guido Castelnuovo, Federigo Enriques ve Francesco Severi liderliğindeki yirminci yüzyıl İtalyan cebirsel geometricilerin araştırmalarının ana teması olmuştur. Bu çeşitlilikleri bütünlüklü olarak kavrama niyetiyle birasyonel geometriyi çalışmalarının ana doğrultusuna yerleştirmişlerdir. Genel olarak iki çeşitlilik birasyonel olarak denkse, kimi ihmal edilebilir küçük alt kümeleri dışında temelde aynıdır. Bu yüzden birasyonel denklik, çeşitliliklerin sınıflandırılabilmesi için bir olanak sunmmaktadır. Ayrıca İtalyan geometriciler, iki boyutlu karmaşık bir çeşitliliği daha çetrefilli veya daha basit hale getirmenin yollarını bulmuşlardır. Çetrefilleştirmenin yolu şişirmedir (blow up) ve bir noktayı, o noktadaki izdüşümsel (projectivized) teğet uzayına genişletme işlemidir. Basitleştirmenin yolu söndürmedir (blow down) ve ilk işlemin tam tersidir, yani bir noktadaki izdüşümsel teğet uzayı o noktaya büzer. Bu işlemler birasyonel denklik altında çeşitliliğin yapısını değiştirmezler. Ayrıca söndürme işlemini yeterince tekrar ederek özel basit çeşitliliklere ulaşmak mümkündür.

Çeşitliliklerin Sınıflandırılması, MMP ve Birkar

Bu iki boyutlu basit çeşitlilikler üç türdürler: İlki Mori-Fano lif uzaylarıdır. Bu çeşitlilikler Riemann küresinin doğal genelleştirilmeleridir ve pozitif eğriliğe sahiptirler. İkinci tür çeşitlilikler Calabi-Yau lif uzayları olarak adlandırılır. Bu çeşitlilikler simit şeklinin doğal genelleştirilmesiyle elde edilirler ve sıfır eğriliğe sahiptirler. Sonuncu tür ise genel tip çeşitliliklerdir ve negatif eğrilikli Riemann küresinin doğal genelleştirilmeleridir, yani en az iki delikli yüzeylerdir.

Birinci boyuttan ikinci boyuta taşınabilen yöntemler üçüncü boyuttaki sınıflandırma problemini ne yazık ki açıklayamamaktadır. Yetmişli ve seksenli yıllardaki çalışmalarıyla, Japon matematikçi Shigefumi Mori üçüncü boyutta tamamen yeni bir söndürme yöntemi geliştirmiştir. Bu yöntem, düzgünlüğünü kimi noktalarda yitiren uzaylar üretmiştir. Bu tip noktalar tekillikler olarak adlandırılırlar. Tekillik kuramındaki yeni gelişmeler bu sorunu kimi durumlarda ortadan kaldırmıştır ama diğer durumlar için fiske (flip) adı verilen bir araç gerekmiştir. Fiske, sezgisel olarak, bir parçanın bir bölgeden çıkarıp, fiske vurduktan sonra geri yapıştırma işlemidir. Mori, üç boyutlu fiskelerin varlığını kanıtlamıştır ve bu sayede MMP üç boyutlu çeşitlilikler için uygulanabilir hale gelmiştir. Bu çalışmaları neticesinde Mori, 1990 yılında Fields madalyası ile ödüllendirilmiştir.

Seksenli ve doksanlı yıllarda, Shokurov’u da içeren bir dizi matematikçi MMP’nin daha genel bir türü olan sıralı MMP (log MMP)’yi geliştirmiştir. Bu programda her bir çeşitlilik, bir boyut eksikteki çeşitliliklerin bir koleksiyonu ile birlikte ele alınmıştır. Bu bakış açısının eskiye nazaran daha güçlü olduğu ortaya çıkmıştır ve sayesinde bir çok yeni teorem kanıtlanabilmiştir. Dolayısıyla bu gelişmeler MMP’nin yüksek boyutlu durumlara genellenebileceğine dair umut yaratmıştır. Bu bağlamda, fiskelerin varlığının yüksek boyutlarda kanıtlanabilmesi, cebirsel geometrinin en göze çarpan açık problemlerinden biri haline gelmiştir.

Shokurov 2003 yılındaki çalışmalarıyla, dördüncü boyuttaki fiskelerin varlığını kanıtlamıştır. Mori’nin somut ve geometrik yaklaşımına karşın, Shokurov’un çalışmalarının ana kaynağı daha soyut ve cebirsel bir altyapıya oturan kohomolojikuramı olmuştur. Shokurov’un bu çalışması ile Fields madalyasına ulaşamamasının tek sebebinin o anki yaşı olduğunu söylemek abartı olmayacaktır. Dünkü yazıda, üzerine daha detaylı değinmiş olduğumuz kohomoloji kuramı, soyut uzayların özelliklerini ayrıştırarak anlamamızı sağlar.

Shokurov’un doktora öğrencisi olan Birkar, bu yeni teknikleri ve arkasında yatan felsefeyi çok iyi bir biçimde özümsemiştir. Doktorasını bitirdikten sadece iki yıl sonra, aynı alanda çalıştığı diğer üç arkadaşıyla beraber Moore ödülünü kazanmasına vesile olan makaleyi yayınlamışlardır. Bu makale, soyisimlerinin ilk harflerinden oluşan BCHM ile tüm dünyada bilinmektedir.

BCHM’nin temel taşlarından biri doğal demet (canonical bundle) yapısıdır. Bu demetin bölmelerini ve onun üslerini alarak doğal halka (canonical ring) yapısını elde etmek mümkündür. Bu tip halkaların sonlu üretilmiş olmaları veya olmamaları uzun zamandır cevap bekleyen önemli açık sorulardan biri olmuştur ve BCHM bu soruya olumlu yönde cevap vermiştir. Ayrıca BCHM’de, Calabi-Yau lif uzayları türündeki çeşitlilikler ve genel tip çeşitlilikler için, MMP’nin tüm boyutlara genellenebileceğini kanıtlamışlardır.

Birkar 2016 yılındaki çalışmalarıyla, Fano çeşitliliklerine de odaklanmıştır. Kaleme aldığı iki yeni muazzam makale ile Borisov-Alexeev-Borisov sanısını kanıtlamıştır. Bu sanı kimi makul şartlar altında, Fano çeşitliliklerinin sınırlı bir aile oluşturduklarını iddia etmektedir. Bu çalışmalar, aynı alandaki tüm diğer matematikçiler tarafından ilgiyle karşılanmıştır ve bu doğrultuda Birkar dünyanın çeşitli yerlerinde çeşitli seminerler ve dersler vermiştir.

MMP’yi katsayılarını karmaşık sayılar cisminden seçtiğimiz çeşitlikler yerine katsayılarını karakteristiği p olan cisimlerinden seçtiğimiz çeşitliliklere dönüştürebiliriz. Karakteristiği p olan cisimler, verilen bir p asalı için, {0,1,…,p-1} kümesi üzerinde mod p’ye göre tanımlanan toplama ve çarpma işlemlerinin, bu küme ile birlikte toplamaya ve sıfırdan farklı elemanlar için çarpmaya göre değişmeli grup yapısı taşımasından ve bu işlemlerin birbiri üzerine sağdan ve soldan dağılmasından ibarettir.

Karakteristik p’deki çeşitlilikler, sayılar kuramı ile de yakından ilintili olduğu için bir çok matematikçi tarafından incelenmiştir. Fakat karmaşık durumdaki bir çok aracı ve argümanı karakteristik p’ye taşımak mümkün olmamıştır. Birkar yeni filizlenen bu alana bir dizi ilham veren katkıda bulunmuştur. Christopher Hacon (University of Utah) ve Chenyang Xu (Beijing International Center of Mathematics Research) ikilisinin çalışmalarına dayanarak, 5’den büyük p asalları için, karakteristiği p olan cisimler üzerinde tanımlanan çeşitliliklerle ilintili sıralı fiskelerin varlığını kanıtlamıştır. Ayrıca aynı şartlar altında MMP’nin, sıralı Calabi-Yau lif uzayları türündeki çeşitlilikler ve sıralı genel tip çeşitlilikler için uygulanabilir olduğunu göstermiştir.

Derin ve temel problemlerin ustalıkla üstesinden gelen Birkar, cebirsel geometri alanının yeni lideri olarak ortaya çıkmıştır. Şüphesiz ki, yeni çalışmaları ile matematikçilere yol göstermeye devam edecektir.

Kaynaklar:

1.      https://www.mathunion.org/fileadmin/IMU/Prizes/Fields/2018/birkar-final.pdf

(Not: Yukarıdaki yazının matematiksel arka planı büyük ölçüde bu kaynağın derlenerek ve sadeleştirilerek çevirilişinden ibarettir.)

2.      https://en.wikipedia.org/wiki/Caucher_Birkar

3.      https://www.youtube.com/watch?v=KPTEkNZ4XCk&t=16s

4.      https://www.quantamagazine.org/caucher-birkar-who-fled-war-and-found-asylum-wins-fields-medal-20180801/

5.      https://www.dpmms.cam.ac.uk/~cb496/birgeom-paris-public.pdf

6.      https://www.semanticscholar.org/paper/Topological-classification-of-RNA-structures.-Bon-Vernizzi/12fe25308523ce4dbd8459d2c3a92f9a7d6122a6/figure/4

Görüş ve önerileriniz için:

[email protected], kazimi[email protected]