北大惲之瑋:18歲奧林匹克滿分金牌,數學專業課19個100分7個99分

很多朋友問我,中國有沒有數學家,其實這些年中國的數學新秀可謂非常之多,如張偉,在中國人民大會堂獲得了晨興數學獎金獎,這個獎項被譽為華人“菲爾茲獎”,是華人數學領域的最高榮譽,在讀博士的時候,張偉就解決了庫達拉猜想中模性的問題;還有袁新意,全球知名的年輕一代數學家;北大畢業的朱歆文則主要致力於幾何表示理論的研究,尤其幾何朗蘭茲綱領方面。他研究了環路群的旗流形的幾何和拓撲性質,並把幾何朗蘭茲綱領理論應用到了算術幾何領域,做出了重要成果;還有劉一峰,斬獲美國斯隆研究獎,他的主要研究方向為自守形式、數論與代數幾何。以及大家非常熟悉的許晨陽,主要研究成果包括一般型對數典範偶的有界性理論,證明了對數典範閾值的上升鏈猜想,極大推動了正特徵三維極小模型綱領,在對數典範奇點的極小模型綱領中做出突破,證明了田剛和Donaldson關於K-穩定性定義的等價性,解決了《幾何不變式論》前言裡關於典範極化簇漸進周穩定緊化不存在的問題,並系統研究和發展了對偶復形理論。

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除此之外,還有吳忠濤、劉志鵬等,這些都是北京大學培養出來的數學家,是全球數學界冉冉上升的新星,在數學領域做出過豐碩的成果。

那今天我們也來聊聊一位同樣是畢業於北京大學的天才數學家惲之瑋。

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惲之瑋在網絡上的爆紅,是起源於一篇日誌《天才輩出的數學江湖:惲之瑋大神及神上之神》,給我們刻畫了一位超強的北大學神的形象。

惲之瑋的確可以稱得上是學神的稱號,他出生於江蘇常州,自幼在數學上就具有超強的天賦,小學四年級就參加數學奧林匹克,獲得了《小學生數學報》競賽及華羅庚金盃少年數學邀請賽複賽一等獎。很多人不瞭解華盃賽,華盃賽堪稱國內小學階段規模最大、最正式也是難度最高的比賽。初中的時候就獲得了國家、省級數學競賽的六個一等獎。

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因為在數學上的超強天賦,惲之瑋入選了國際數學奧林匹克中國國家集訓隊,18歲就斬獲了國際奧林匹克滿分金牌。當屆國際數學奧林匹克計82支代表隊、461名選手,共4人獲滿分。是當年中國隊唯一獲得滿分的。

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在全球國際奧林匹克競賽出來的頂級數學家中,競賽成績僅在佩雷爾曼、陶哲軒、彼得·舒爾茨等人之後,這些人都是斬獲了菲爾茲獎的頂尖數學家。

他也因為在奧林匹克競賽中獲得滿分金牌,被保送進入北大,在北大期間,據不完全統計,惲之瑋數學專業課共獲得19個100分7個99分,而且他大一的時候就開始修拓撲學、泛函、數學分析、抽象代數、實變函數這些高級課程,並且都是滿分。而從大學開始,惲之瑋每天都要花費10個小時在數學上。

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惲之瑋曾形容他看數學教材就和看小說一樣。惲之瑋後來進入普林斯頓大學進修,在哥廷根學派衰落之後,躲避納粹的哥廷根學派代表人物大數學家外爾和馮·諾依曼來到美國,把普林斯頓大學打造成了新的世界數學中心,引領著數學的發展,普林斯頓大學院至今為止還是所有從事數學研究者的殿堂,可以說在普林斯頓,你收穫到的數學知識會比你在任何地方都多。

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惲之瑋在讀博士後期間,解決了例外李型單群的反伽羅瓦問題,可謂該領域近20年最重要的工作之一。由此惲之瑋開始在數學界嶄露頭角,成為數學界的一顆新星。

惲之瑋後來和著名數學家吳寶珠一起合作,對朗蘭茲綱領進行攻堅,朗蘭茲綱領是朗蘭茲提出一項雄心勃勃的革命性理論:將數學中兩大分支——數論和表示論聯繫起來,其中包含一系列的猜想和洞見,最終發展出“朗蘭茲綱領”。它是一組意義深遠的猜想, 這些猜想精確地預言了數學中某些表面上毫不相干的領域之間可能存在的聯繫。

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而其中如果綱領成立的話,那麼必須成立的數學公式。朗蘭茲把這個結果稱為“基本引理”。

從朗蘭茲綱領提出的那一刻,一代又一代的數學家開始接受並擴展了他的構想。隨著數學家對朗蘭茲綱領的不斷深入,它所涵蓋的領域非常多,許多人相信,只要完成了朗蘭茲綱領中的工作,就可以實現數學的大一統,即實現算術、幾何和數學分析三大核心學科的統一。就數學史而言,這可以說是革命性的。

可以說目前數學界朗蘭茲綱領綱領目標是眾多數學家研究的主流方向,吳寶珠就因為因為證明了基本引理獲得了菲爾茲獎,也是越南的第一個菲爾茲獎得主,而惲之瑋借鑑吳寶珠在證明朗蘭茲綱領自守形式的經典跡公式的基本引理中的想法,證明了自守形式的相對跡公式的基本引理。

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後來惲之瑋還和吳寶珠在數學年刊(2013年第1輯)的文章中,共同利用幾何朗蘭茲理論,構造了一些新的局部系統,解決了卡茲教授(普林斯頓大學)的一個多年未決的重要猜想。

因為在數學領域取得的驚人成就,惲之瑋2012年獲得了SASTRA拉馬努金獎,SASTRA拉馬努金獎在2005年創立,頒發給與拉馬努金有相同數學興趣的傑出數學家。拉馬努金的天才與壽命成反比,32歲即辭世,因此SASTRA特意將獲獎者的年齡限制在32歲。

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後來,惲之瑋和張偉兩個人共同證明了函數域中的高階Gan-Gross-Prasad猜想,惲之瑋和張偉分別從表示論和數論的方向,在所謂的函數域的情形將Gross和Zagier的公式擴展到了高階導數,幾乎打破了這一領域30年來的毫無進展。

惲之瑋和張偉都是北大00級出身,不過張偉的切入點更偏向算術,而惲之瑋更偏向幾何。惲之瑋突然發現,雖然各自研究切入點不一樣,但是卻有很多共同的興趣,尤其是在對稱性研究方面有很大的交集。

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惲之禕和張偉

於是惲之瑋和張偉開始嘗試將同一個問題分成幾塊,分別完成一些工作,而隨著交流的深入,他們二人也意識到,他們研究領域的差異,居然成了很好的互補。所以後來他們選擇了直接合作。

他們之間的最大的成就是為L函數的泰勒展開的高階項提供了幾何解釋,這是惲之瑋和張偉直接合作的首個發表成果。讓惲之瑋和張偉都捧得了有科學界奧斯卡之稱的“科學突破獎”——“新視野獎”。他們自己也沒有想到,幸運星居然會垂青他們合作的這個成果,這也給了他們繼續深入合作的信心和動力。

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可以說這兩項極具含金量的獎項證明了惲之瑋在數學上的成就。

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目前,惲之瑋正在和同是北大2000級出來的袁新意、張偉、朱歆文一起合作攻克朗蘭茲工程。不得不說21世紀之交的這幾年,大概是1999年2004年左右,北大數學系真的是人才輩出,現在國際數學界上的具有成就的年輕中國數學界相當部分都是在那個時間段進入北大學習的。

北大近幾年在數學上人才也出得多,2013年第四屆邱成桐數學競賽上,北大大三學生韋東奕在分析、代數、幾何、概率、應用的五項科目考試中,一個人獲得其中四項(除代數外)金獎並獲得個人全能金獎,韋東奕一人就將清華和其他學校碾壓。那時的場面至今還被北大數院的人津津樂道:“韋教主出馬,清華數院可以一起上。

其中,惲之瑋和朱歆文研究代數幾何,袁新意和張偉則專注於數論。他們利用背景一致、各有所長的優勢通力合作,完成了個人很難完成的工作。他們試圖用數論和代數幾何兩種大方向組合出一個獨特的視角,用以攻克也許是數學領域中最大的項目——朗蘭茲工程。

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劉若川、惲之瑋、袁新意、宋詩暢、肖梁、許晨陽(左起)都是年輕一代的數學家。比如惲之瑋就和張偉兩個人利用代數幾何和數論證明了模空間上的相交數和L函數的高階導數相等。

他們目前的研究作出了許多的成果,其中之一就是為破解著名的貝赫和斯維訥通-戴爾猜想——即千禧年數學難題之一提供了可能性。

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貝赫和斯維訥通-戴爾猜想認為,有理點的群的大小與一個有關的蔡塔函數z(s)在點s=1附近的性態。特別是,這個有趣的猜想認為,如果z(1)等於0,那麼存在無限多個有理點(解),相反,如果z(1)不等於0,那麼只存在有限多個這樣的點。

可以說才 37 歲的惲之瑋在表示論,代數幾何和數論等方向擁有著諸多基本性的貢獻,他和袁新意、張偉等年輕一代數學家正象徵著中國數學正走向世界,走向輝煌,讓我們向這一群新一代的數學家致敬。

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惲之瑋認為:中國人在國際上學術界的地位肯定是越來越高了。這裡面有幾個原因,其中一個原因是做學術還是比較苦的,收效不是那麼明顯,又需要長期投入。西方人慢慢地不願意做,他們中只有極少數的,為科學而生的一類人才會完全憑興趣來做。現在美國的大學裡面念基礎學科的研究生大部分都是外國的,有中國人、印度人、韓國人,歐美人比較少。所以趁我們現在還能吃點苦,多做一些,有時候也不是說我們有多厲害,而是時間上的投入。

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數學的學習有天賦也有自己的努力,科技君今天特意給大家推薦一套數學書,沒準下一個數學家就是你的孩子,可以和惲之瑋他們一樣優秀。

今天推薦一套豐富、有趣的數學書籍,特別適合中小學生閱讀,這套書是《給孩子的數學三書——原來數學可以這樣學》,一共有3冊。

01

中國數學科普著作的開創者

著名數學教育家劉薰宇的數學科普經典

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橫跨民國和新中國兩個時期

有這麼一位數學家

他曾任多所大學和中學數學教師或校長

審定過我國中小學數學教材

出版了中小學數學教科書和科普讀物

發表了大量數學教育方面的論文

他的論著對楊振寧、谷超豪、豐子愷等都有著深遠的影響

他就是著名數學教育家劉薰宇

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馬先生談算學

講述如何用圖解法求解一些算術四則問題

收集100多道題目加以解釋

收錄學習算學的態度 思索問題的途徑 探究題目間的關係和變化

便於觀察和思索 使算術更貼近實用

▲內容簡介:

《馬先生談算學》是著名數學教育家劉薰宇寫給中小學生的數學科普經典。本書以第三人稱——“馬先生”的口吻進行書寫,主要圍繞如何用圖解法求解一些算術四則問題,收集了100多道題目加以解釋,充分體現了作者對數學嚴謹的態度。

數學

趣味

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著名畫家豐子愷作序

在嬉皮笑臉中來談點嚴肅的數學法則

說理淺明 深挖數學的內在趣味

▲內容簡介:

《數學趣味》是著名數學教育家劉薰宇寫給中小學生的數學科普經典。本書中所收錄的都是作者從日常生活中隨處拾來的數學文章。貼近人們日常生活的枯燥、繁難、令人頭痛的數學題材和算法經過作者巧妙地書寫,都變成趣味豐富、令人愛讀的文字了。

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數學的園地

一部數學基礎概念的傳播史

一部數學江湖的演繹史

一部高等數學入門手冊

▲內容簡介:

《數學的園地》是著名數學教育家劉薰宇寫給中小學生的數學科普經典。本書比較系統地說明了函數、連續、誘導函數、微分、積分和總集等概念及它們的運算法的基本原理。抽象、枯燥的高等數學內容,經過作者巧妙的手法寫出來,只要學過初等代數和幾何的人,就會很輕鬆、毫不費力讀完並掌握,所以該書完全可以作為中小學生必備的重要自學書籍。

02

他們一致向中小學生誠意推薦:

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楊振寧

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諾貝爾物理學獎獲得者 楊振寧:

有一位劉薰宇先生,他是位數學家,寫過許多通俗易懂和極其有趣的數學方面的文章。我記得,我讀了他寫的關於一個智力測驗的文章,才知道排列和奇偶排列這些極為重要的數學概念。

——1983年和香港中學生的談話

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谷超豪

著名數學家、中國科學技術大學校長 谷超豪:

對我影響最大的,是劉薰宇的《數學的園地》。它介紹的微積分和集合論的初步思想,把我帶入了一個全新的世界。

豐子愷

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著名作家、畫家 豐子愷:

我一直沒有嘗過數學的興味,一直沒有遊覽過數學的世界,到底是損失!最近給我稍稍補償這損失的,便是這冊書裡的幾篇文章。我與薰宇相識後,他便做這些文章。他每次發表,我都讀,誘我讀的,是它們的富有趣味的題材。我常不知不覺地被誘進數學的世界裡去。

——豐子愷1933年為《數學趣味》作序

03

原來數學可以這樣學——

圖解法在數學中的妙用

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孩子學習數學,如果僅僅只是停留在會做題的層面,也實在是對數學太過“大材小用”,著實可惜。

用圖解法直接來解決算術問題,這不但便於觀察和思索,而且還可使算術更貼近實際。圖解,本來已溝通了代數和幾何,成為解析算學的骨幹。所以若從算術起,就充分地運用它,我想,這不但對於進修算學中的其他部門有著不少的幫助,而且對於學習理工科,乃至於統計等,也是有益的。

04

數學與文學相結合

情景交融、風趣幽默

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在數學中什麼是“八仙過海”和“韓信點兵”?

王老頭子一生到底賣了多少湯圓?

假如我們有十二根手指頭又該如何記數呢?

……

數學確實有著迷人的魅力,但這數學的殿堂也不是能輕鬆攀登的。對於那些精深的數學理論,用一種文學的方式來呈現,怕是別有一番意味吧。

▼如書中的題目是這樣被引出的:

“這本來是咱們中國的一個老題目,它還有一個別致的名稱——韓信點兵。它的算法,有詩一首:

三人同行七十稀,五樹梅花廿一枝,

七子團圓月正半,除百零五便得知。

你們懂得這詩的意思嗎?”

“不懂!不懂!”許多人都說。

於是馬先生加以解釋:

“這也和‘無邊落木蕭蕭下’的謎一樣。三人同行七十稀,是說3除所得的餘數用70去乘它。五樹梅花廿一枝,是說5除所得的餘數,用21去乘。七子團圓月正半,是說7除所得的餘數用15去乘。除百零五便得知,是說把上面所得的三個數相加,加得的和若大於105,便把105的倍數減去。因此得出來的,就是最小的一個數。好!你們依照這個方法將本題計算一下。”

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▼又如:

馬先生看見大家的呆相,禁不住笑了起來:“從前有個先生給學生批文章,因為這學生是個公子哥兒,批語要好看,但文章做的卻太壞,他於是只好批四個字‘六竅皆通’。這個學生非常得意,其他同學見狀,跑去質問先生。他回答說,人是有七竅的呀,六竅皆通,便是‘一竅不通’了。”

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05

叢書特色

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