模形式的自守L函数的p进L函数
我们先从模形式的自守L函数的基本概念开始。一个权为k、级为N的模形式f,其傅里叶展开为f(z) = ∑a(n)q^n (q=e^(2πiz))。其对应的L函数定义为L(f, s) = ∑a(n)n^{-s},这个狄利克雷级数在Re(s) > k/2 + 1时绝对收敛。
接下来是p进L函数的核心动机。我们希望研究L(f, s)在整点s = 1, 2, ..., k-1处的特殊值(这些点称为临界点)。经典理论(如Klingen-Siegel定理)告诉我们,这些特殊值是一些代数数。p进L函数的目的,就是构造一个p进解析函数L_p(f, s),使得在所有这些临界点s上,有插值性质:L_p(f, j) / (某个明确的周期和常数) = L(f, j) / (某个经典的周期)。
为了构造p进L函数,我们需要一个关键概念:模形式的p进族。一个p进模形式族是一族模形式{f_k},其中权k在p进意义下变化(例如,k可以趋于某个p进数)。这个族需要满足一定的p进连续性条件。通过研究这样的族,我们可以将不同权的模形式的L函数“粘合”起来,形成一个关于权k和复变量s的二元p进解析函数。
具体构造p进L函数通常有两种主要方法。第一种方法是利用模形式的测度理论。我们可以在模曲线的p-adic空间上构造一个p进分布(或测度)μ_f。这个测度包含了模形式f的所有算术信息。然后,p进L函数L_p(f, s) 就定义为这个测度μ_f对某个特征函数x^{s-1}的p进积分:L_p(f, s) = ∫ x^{s-1} dμ_f(x)。
第二种方法是通过对艾森斯坦级数进行p进插值。我们可以先构造出艾森斯坦级数的p进族,其傅里叶系数的p进插值性质是明确的。然后,通过将我们的模形式f投影到这个p进艾森斯坦级数空间上(利用Hida理论或类似工具),我们可以间接地定义f的p进L函数。
p进L函数最深刻的应用之一是与主猜想相关。主猜想将p进L函数在某个特定点(例如s = k/2,对应L函数的中心点)的p进导数,与模形式对应的伽罗瓦表示所定义的塞尔默群的大小联系起来。这为研究BSD猜想或岩泽主猜想提供了强大的p进工具。
最后,p进L函数的非零性也是一个核心课题。一个基本的猜想是,除了由于某些明显原因(如符号条件)导致的必然零点外,p进L函数不应有额外的零点。这个非零性猜想与模形式f对应的伽罗瓦表示的p进性质密切相关,并且是许多前沿研究的焦点。