數學最高獎菲爾茲獎迄今為止唯一的女性得主—米爾扎哈尼

2014年8月,在韓國首爾舉辦的第27屆國際數學家大會上,米爾扎哈尼創造了菲爾茲獎近80年曆史上的一個奇蹟,她成為了第一位獲獎的女性數學家,更令人吃驚的是,米爾扎哈尼並非來自美法俄這樣的傳統數學強國,而是中東國家伊朗。米爾扎哈尼的成就極大地證明了女性在科學事業也可以獨領風騷,這無疑將鼓舞更多女性從事科學事業。但令我們非常痛心的是,米爾扎哈尼僅僅在獲獎三年後就因病去世,年僅40歲,給這個世界留下了無盡的遺憾。

數學最高獎菲爾茲獎迄今為止唯一的女性得主—米爾扎哈尼

米爾扎哈尼

1977年,米爾扎哈尼(瑪利亞姆·米爾扎哈尼,Maryam Mirzakhani,1977~2017)出生於伊朗首都德黑蘭,家境比較富裕,雖然兩伊戰爭時期生活一度陷入困難,所幸戰後生活還算穩定。

米爾扎哈尼小時候對數學沒什麼興趣,反而對閱讀和寫作懷有相當大的熱情,她的夢想是成為一名作家。到了初中,她的老師也不覺得她有什麼數學天賦,反而認為米爾扎哈尼的數學成績有點差,根本不可能成為數學家。但她的家人卻常常給她鼓勵,給她講述像高斯歐拉這樣偉大數學家的故事,米爾扎哈尼這才對數學慢慢有了興趣。像米爾扎哈尼這樣擁有天賦的人,一旦真正投入到自己喜歡的事上,很快就會獲得成功。

數學最高獎菲爾茲獎迄今為止唯一的女性得主—米爾扎哈尼

中學時,米爾扎哈尼輕鬆地通過選拔考試進入伊朗一所著名的專門培養天才的高中,這裡的老師注重學生興趣,循循善誘。米爾扎哈尼的數學天賦在這裡被進一步激發,米爾扎哈尼很快發現自己擁有解決奧數難題的能力,於是她毛遂自薦,像校長申請和男學生一樣參加奧數培訓課程和選拔。當然,校長非常樂意伊朗的奧數隊伍中出現女孩。

這裡我們也不得不說米爾扎哈尼是非常幸運的,在整個中東地區,只有在伊朗,女性才擁有和男性一樣的受教育的權利,而且社會風氣也是鼓勵女性入學,在伊朗的大學裡,超過一半的學生為女性。2015年,伊朗政府的教育支出佔政府總支出的18.6%,這一比例甚至超過眾多發達國家。2018年,伊朗裔數學家再次獲得菲爾茲獎,由此可以看出,伊朗對教育的高投入確實得到了令人驚喜的回報。

數學最高獎菲爾茲獎迄今為止唯一的女性得主—米爾扎哈尼

1994年和1995年,米爾扎哈尼連續兩次參加國際中學生數學奧林匹克競賽,並且兩次都獲得金牌,第一次僅失一分,第二次則以滿分獲得金牌。這不僅創造了伊朗的歷史,也創造了女學生的歷史,在此之前,從未有女學生在這項中學生頂級奧賽中取得如此耀眼的成績。在這樣巨大收穫的鼓勵下,米爾扎哈尼的數學天賦和熱情被完全激發,她打算靠自己的努力去發現更多數學的美。

數學事業

1999年,米爾扎哈尼從伊朗最頂尖的謝里夫理工大學畢業後,選擇到哈佛大學繼續深造數學,而且她的數學能力為她帶來了幸運,1998年菲爾茲獎得主麥克馬倫同意收她為徒,後來的故事表明,麥克馬倫做了一個無比正確的決定。麥克馬倫的主要研究方向雙曲幾何和動力系統,而這也正是米爾扎哈尼即將發起挑戰的地方。

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米爾扎哈尼讀研究生的時候,雙曲幾何中的很多基本的問題都沒有被解決。雙曲面(曲率小於0的曲面)上的測地線(滿足一定方程的曲線,粗略地可以看成歐式空間中直線在曲面中的推廣)可能無限長,也可能成為閉合的曲線。當測地線的長度很大時,雙曲面上測地線的性態將會變得十分複雜,而且隨著長度的增加,閉合測地線的數量將以指數速度增長,從中找到我們感興趣的簡單測地線(和自己不相交的測底線)將會變得十分複雜和艱鉅。簡單測底線就像是雙曲面的基本構成元素,如果能弄清它們的性態,那麼可以更加清晰地認識雙曲空間的性質。

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許多數學家都認為在雙曲面上找到簡單測地線比大海撈針還困難,但米爾扎哈尼卻沒有在困難面前退縮。在2004年完成的博士論文中,米爾扎哈尼得到了一個給定長度時,簡單測地線數量增長的公式。並且沿著這條路,米爾扎哈尼還建立了與其它兩個主流研究問題的深刻聯繫,一個與“模空間”相關的體積公式,另一個則是關於一箇舊猜想令人震驚的新證明,這個猜想是關於與弦論有關的模空間的某些拓撲量,它是威滕提出來的。威騰猜想的證明十分困難,法國高等科學研究所的數學家孔採維奇 很大程度上因為證明了這個猜想而和米爾扎哈尼的導師麥克馬倫同時獲得了菲爾茲獎。而威滕,由於在數學物理方面的成就,也榮獲了菲爾茲獎,成為了僅有的一個獲得菲爾茲獎的物理學家。

數學最高獎菲爾茲獎迄今為止唯一的女性得主—米爾扎哈尼

數學界有公認的四大期刊,一個數學家只要在其中任何一個上發表過論文,都可以看做是極高的榮譽和肯定。米爾扎哈尼把自己的成果總結成了三篇論文,分別在四大期刊中的《數學年刊》、《數學進展》和《美國數學會期刊》發表。僅憑這三篇論文,米爾扎哈尼便足以位列在當今最一流的數學家之中。

而米爾扎哈尼另一個重要的成就則是研究一個檯球在任何多邊形形狀的檯球桌上運動的軌跡,而這種多邊形的角度要求是是圓周率的有理數倍,當然,以檯球為例只是為了形象地說明這個問題的含義,實際上,檯球的運動是數學中動力系統理論中一個簡單的例子。

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這個問題起源於一些物理學家的討論,原本被認為是一個簡單的問題,但實際上過了一個世紀我們仍然沒有很好地解決它。米爾扎哈尼的導師麥克馬倫對簡單的情形做過系統研究,但米爾扎哈尼卻並不滿足於此。米爾扎哈尼和另一位數學家一起合作研究長達數年時間,期間遭受無數次過失敗,但他們還是憑藉過硬的專業知識,將複雜的情形轉化為研究模空間的問題,最終將研究成果彙集成了一篇長達172頁的論文,並被數學界公認為這一領域的里程碑。米爾扎哈尼的堅持不懈促成了這一壯舉,無論多難,她都不會驚慌失措,也不會因為困難而裹足不前,反而會鬥志昂揚。

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數學家

米爾扎哈尼的研究領域主要涉及微分幾何,遍歷理論和動力系統,正如我們以上所介紹的那樣,她在自己的領域內做出了一系列眾人難以企及的成就。僅僅31歲時,米爾扎哈尼便成為斯坦福大學的全職教授。2014年,由於在黎曼曲面和模空間的動力學與幾何學上的突出成就,米爾扎哈尼榮獲數學最高級菲爾茲獎,成為該將78年曆史上首位女性獲獎者,也是少數憑藉幾何學方面成就而獲獎的數學家。

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同樣做為菲爾茲獎得主的麥克馬倫對自己的弟子非常得意,“每當涉及到數學時,她就能展現出不懼任何艱險的雄心壯志”,麥克馬倫驕傲地說到。在同事的眼裡,米爾扎哈尼同樣也是一個堅韌不拔,不畏艱難險阻的數學家,並且對難題時常感到興奮,總是可以創造性把不同的東西聯繫到一起。但米爾扎哈尼卻總是認為自己做研究“很慢”,很多問題思考好久也沒有什麼結果,但自己卻十分享受這個過程。

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作為幾何學家,米爾扎哈尼總是喜歡藉助圖形來進行思考,在她辦公室的地板上,總是佈滿了很多畫著各式各樣圖形的草稿,她的女兒總是告訴別人,媽媽喜歡趴在地上畫畫。但對米爾扎哈尼自己而言,研究數學就像畫畫一樣,或者說像寫小說一樣,是一個充滿藝術和想象的過程,令人十分著迷。

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遺憾和惋惜

實際上,在領獎之前,米爾扎哈尼已經被診斷出癌症,但她還是堅持應邀前往頒獎現場,但她的朋友們為了她的健康,不得不時刻幫她阻擋蜂擁而上的記者。之後的幾年,即使身患重病,米爾扎哈尼仍然堅持在數學上辛勤耕耘。但即使精神可以戰勝病魔,身體終究還是敵不過無情的折磨。2017年7月14日,噩耗還是傳來,儘管我們都十分不願意接受這樣的現實……

斯坦福大學校長拉文納在米爾扎哈尼去世後的紀念聲明中寫到:“她雖已離我們而去,但她的影響將會使得受她所激勵的成千上萬的女性在追求數學和科學的事業上走得更遠”。

數學最高獎菲爾茲獎迄今為止唯一的女性得主—米爾扎哈尼

米爾扎哈尼的一生雖然短暫,卻為女性點亮了數學世界的明燈。在數學的歷史上,像米爾扎哈尼這樣有影響力和成就的女數學家屈指可數,例如索菲婭-柯瓦列夫斯卡婭和諾特,她們足以證明女性完全可以在科學事業上取得輝煌成就。

儘管米爾扎哈尼的離去令人痛惜,但我們可以肯定的是,在群星璀璨的數學星空中,米爾扎哈尼永遠不會失去她的光芒。

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