我的数学 1 对 1 老师,是菲尔兹奖得主

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1. 各自远扬

我的数学 1 对 1 老师,是菲尔兹奖得主

故事主人公许俊近照

“你有多少年没去见你师傅了?”

“快 5 年了吧。”

“放弃恩师毕生的研究道路,自己找到新团队合作研究一个新方向,你有什么感觉?”

“嗯...”

在普林斯顿高等研究院的咖啡馆里,在许俊毫无防备时,我问了他这些问题。

坐在一条黑色皮椅上,许俊抿着嘴,目视前方,很少眨眼。十指交叉紧握,他的双手舒服地架在双膝。脚上的棕色纽巴伦鞋看起来有些老旧。

与学术路上与恩师分道扬镳,是怎样一种体验?在问题的刺激下,一件件往事在许俊脑海中浮现。

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许俊夫妇与广中教授的合影


1983 年出生的许俊是一名大器晚成的韩国数学家。

他本科学的不是数学,却硬申美国的数学博士。最终,他收到了 10 多封拒信。还好,有一所大学愿意录取他。

但就是这样一位顶多算半路出家的数学研究者,却在博士一年级时,证明了一个困扰了数学界数十年的难题。

现在,许俊的头衔有:1) 普林斯顿大学数学讲师和 2) 普林斯顿高等研究院研究员。

普林斯顿高等研究院从落成起,就是学者开展纯学术研究的天堂。爱因斯坦、冯诺伊曼、哥德尔、杨振宁等科学家和数学家,都曾在此取得划时代的学术成就。

34 位诺贝尔奖得主,42 名菲尔兹奖获得者,普林斯顿高等研究院星光熠熠。

说句题外话。虽然这所研究院的名字里有普林斯顿这四个字,但它并不隶属于普林斯顿大学。它俩只是同样位于普林斯顿这座小城,并且有学术合作。


2. Poet and Quant

一个温暖的早春清晨,拿着刚买好的早饭面包,许俊正在寻找麦克唐奈礼堂——他将要讲课的地方。

作为高等研究院的研究员,他其实没有教学义务,但他还是在本科生院开了门叫《交换代数》的课。

”你为什么要分心去做教学呢?“ 我问许俊。

”如果你讲一天课,你至少教书育人了,你至少为世界做了贡献。但如果你做一天数学研究,你通常做不出任何贡献。“ 许俊如是说。

在这节交换代数课上,许俊带着学生们证明了希尔伯特的一条数学定理。

学生们的领会能力很强,毕竟,能被普林斯顿录取,又愿意一大早跑来上一门艰深的数学课,这些学生本来是一个自我筛选的群体。

学生时期的许俊也曾这么认真地听过一门课数学课。

那门课的老师叫广中平祐 (Heisuke Hironaka) 。广中平祐是日本家喻户晓的数学家。他是哈佛大学的数学博士,更是 1970 年菲尔兹奖得主。

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少年时的广中平祐


出生在日本小城山口,广中平祐是在一个有 17 口人的家中长大——14 个兄弟姐妹,他自己,还有爸妈。

小学时,广中平祐立志成为说书人,也想过要成为钢琴家。但遇到数学后,他意识到这个抽象的学术事业才是他的最爱。

平祐在童年经历了很多磨难。他有两个兄弟在年少时离世。中年连丧两子的父亲被击垮了,灰心的他卖掉了本就经营艰难的纺织厂。

平祐在这么多孩子中是年龄较大的一位,因此他很早就学会了照顾自己的兄弟姐妹。

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中年时的广中平祐


功成名就后,广中平祐很乐意启发和提携年轻人。


他开办数学兴趣夏令营,连续 20 多年为日本和美国的中学生和大学生讲数学课。在多所大学任教期间,他也培养了许多当代的数学家。

这其中就包括我们故事的主人公许俊。广中平祐对许俊的帮助绝对是拯救级。

故事得从许俊的小学时说起。

许俊小学时的数学成绩很差,但他很要强。于是,他通过写诗来证明自己的才智。

很多家长读者应该很熟悉这种自我奋斗的方向。在上世纪 80, 90 年代的中国,许多青年男女都以写诗为荣。能创作出优美动听的诗歌,在当时,是智慧的象征。

不过,随着邓公南巡讲话的深入人心,经济发展成为国家的第一要务,许多年轻人的自我奋斗目标也变得更务实:找个好工作,赚钱养家。

于是,许多人放弃了诗歌事业。

诗人许俊最终也停更了,因为没有出版社愿意接受他的作品。他终于接受了自己是平庸诗歌爱好者的现实。

于是,考进国立首尔大学的他,选择了天文物理专业,致力成为一名科学记者。什么是科学记者呢?以中国为例,科学记者就是为诸如《科学画报》等科普杂志供稿的记者。

在许俊大四时,广中平祐应邀到国立首尔大学授课一年。他开了门全年的课叫代数几何。简单来说,代数几何是一门这样的学问:用代数的工具证明几何的猜想。这样的证明方法会更严谨,也能避免大脑中几何直觉的干扰。

拿了菲尔兹奖,写了多本畅销书的广中平祐在日本和韩国都是学术名人。名气大致相当于丘成桐在中国。

努力成为科学记者的许俊嗅到了采访的良机。于是,他选了这门课,虽然他并不具备听懂这门课的数学先修知识。

这门课开课时共有 100 多个学生,其中有不少都是学术追星者。很快,到课人数就跌至个位数。许多数学专业的学生也因为觉得课程太难,自己学不到东西,就退课了。

但许俊选择留守。


3. 我的老师拿过菲尔兹奖

不过,许俊坚持听课,是因为他对课程内容本身的期待值很低。偶尔能听懂广中教授讲的一个例子,他就觉得赚到了。

下课后,许俊常找广中教授吃午饭,慢慢地,教授也开始重视这位”好学“的韩国学生。

在吃饭时,许俊常问教授一些他个人生活的问题,毕竟,这些内容才是大众科普杂志读者最感兴趣的(和最可能读懂的)。

但广中教授说着说着总是会说回他自己的数学研究。虽然几乎听不懂任何一句话,但许俊依旧敬业地扮演一个”数学爱好者“。

许俊演得太像了。

多年之后,广中教授回忆起这段时光,表示自己当时完全没看出许俊是数学小弱。

装懂,直到真懂 (fake it until you make it) 。许俊做到了。

广中教授对数学研究的热情感染了许俊。他决定放弃科学记者的职业规划,留校读研,这回,他选择了数学专业,而他的硕士导师正是广中教授。

在硕士的两年中,广中教授帮许俊补了很多数学基础,他的讲法很有效,他首先给许俊讲很多的例子,帮许俊建立清晰正确的直觉,然后再讲这些例子背后共同的数学概念。

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菲尔兹奖奖章


在这种”我的数学 1 对 1 辅导老师是菲尔兹奖得主“的顶级学习环境中,许俊的数学水平突飞猛进。

两人的友谊也因此越来越深厚。广中教授带许俊认识了自己的妻子,还多次邀请许俊去自己日本京都家中,参加家庭聚会。

在京都休假期间,他俩经常一起散步,边走边聊各种数学难题。

有一天,教授很严肃地找到许俊,表示自己已经老了,希望许俊能沿着自己在奇点理论 (singularity theory) 的研究路线,自己往下探索。

篇幅所限,我无法为大家详解奇点理论。我简略讲讲什么是数学上的奇点。你小时候肯定学过,在分数中,分母不能为 0 。如果你在黑板上写一个 7/0 这样的数,老师会告诉你,这个数不存在 (undefined) ,没有这个值。

但这个值其实存在,你可以把它简略理解为奇点的一种。

说回我们的故事。广中教授希望许俊能成为自己学派的接班人,这是何等的欣赏和信任。

不过,可能广中教授还是被友谊干扰了判断。

虽然许俊的数学水平有了长足的进步,但毕竟他本科时的数学基础有限,所以,他在研究生时期也没做出像样的数学研究成果,甚至都没能取得高 GPA 。

这样来看,许俊离成为一个数学家都还有很长的一段路要走,更别提成为广中平祐的合格接班人了。

但广中教授就是认为这个学生有别人看不到的数学天赋,他就是对许俊有“迷之自信”。在 2009 年,在广中教授的强烈要求下,许俊开始申请美国大学的数学博士项目。


4. 人生逆转游戏

最后,只有伊利诺伊大学香槟分校 (UIUC) 这一所大学看在广中的教授的面子上,决定赌一把,接受了许俊。

在许俊到了 UIUC 后,只在电影里发生的情节,在现实中发生了。在他的博士一年级时,他就应用广中教授的奇点理论,证明了一个困扰了很多数学界很多年的难题:里德猜想 (Read’s Conjecture) 。

里德猜想属于一个叫图论 (Graph Thoery) 的领域,这是一个许俊在读博前很陌生的领域,所以,他对于这个领域的研究者通常会用什么方法证明猜想,一无所知。

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图书馆挑书中的许俊


许俊以前的图论研究者根本没想过应用奇点理论,一种代数几何中的工具,因为图论和代数几何是两个不同的领域。

但许俊没有这种思维定式,而且,他能熟练掌握的数学工具也不多,在他有限的几种能应用的高级数学工具中,奇点理论是最强大的,也是他最常用的。

当一个人手里只有一把锤子时,他看这个世界上的任何一个东西都觉得像钉子。


因此,许俊才不管什么什么图论学界共识这种陈规,他大胆地用奇点理论,解决了困扰了图论领域几十年的里德猜想。

如果你不知道许俊的这个数学成就有多惊人,我可以给你一个体育界的类比。如果有个 18 岁才开始学习乒乓球的普通外国人,通过两年的练习,在奥运会上战胜了所有参赛的中国选手,拿到了金牌,你说这样的成就可不可怕?

许俊解决里德猜想的难题,论成就,超越了上面这位假想外国人。

好事一件接着一件。

许俊把里德猜想的研究成果写成了论文。密歇根大学安娜堡分校敏锐发现了这篇论文的价值,他们邀请许俊来办讲座,分享自己的研究成果。


5. 功成名就

在许俊讲座的那天,台下坐满了来自密大和多所其他大学的数学教授和研究者。有趣的是,一年前拒绝过许俊博士申请的大学,基本都派了代表到场。

始于一个奇点理论激发的灵感,许俊抓住了图论研究的重大机会,不断深度思考和推演,并把自己的想法写成了严谨的论文。

其实许多人都有过灵感迸发的瞬间,但他们往往在瞬间的激动后,就重新回到了之前的生活状态,仿佛灵感从没来过。

在密歇根安娜堡,许俊的成果分享会震撼了在场的学者,密歇根大学当即决定邀请许俊转学,许俊当即同意了。

转学到密歇根读博期间,许俊在图论所属的组合数学 (Combinatorics) 领域取得了更大的突破。

最终,在 2015 年,他证明了比里德猜想更难的罗塔猜想 (Rota Conjecture) 。

这个成就不仅为他赢得了普林斯顿高等研究院的研究员职位,也让他成为菲尔兹奖的热门候选人,一个他的恩师广中平祐曾拿到过的数学界最高荣誉。

现在看来,广中平祐对许俊无条件的信任和支持,让世界没有埋没一个顶尖的数学人才。

可是,许俊功成名就时,也是他与恩师分道扬镳的时刻。


6. 一个数学家的辩白

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国立首尔大学的一角


早在 2012 年,刚刚证明了里德猜想的许俊回到自己的母校国立首尔大学,分享了自己的研究成果。台下的听众中就有他的恩师广中平祐。

虽然广中教授很为自己徒弟的成就而自豪,但他也隐约感觉到,许俊可能已经失去了纯研究奇点理论(代数几何领域)的兴趣。他只会把这个理论当成一个工具来用,不打算接自己研究的班。

分享会后,师徒寒暄中,广中平祐略带焦虑地问许俊,你打算放弃奇点理论的研究了吗?

”不,不,没有放弃,我还会继续研究。“ 许俊对恩师这样说,但他难掩言语中的勉强。

2015 年,许俊证明了罗塔猜想后,就彻底告别了奇点理论(属于代数几何领域)的研究,他把全部的研究精力都投入到了组合数学领域中。

2012 年首尔一别,师徒两人便天各一方,广中平祐再也没有见到过许俊。

今天,88 岁的广中教授已经退休,但依然在孤独地坚持自己的奇点理论研究。2017 年,广中教授发表了一篇论文,称自己已经证明了困扰奇点理论领域的一个世纪难题。

许俊和其他数学家看完了论文后,既没认同,也没否认广中教授的结论。

广中教授的身体状况意味着他已不再适合长途旅行,但他还是期望能再次见到自己的爱徒。

”我只在网上读到他的新闻,但已经很久没见到他了。“ 广中教授表达了自己的思念。

但许俊已经在大洋彼岸的美国开辟了属于自己的新天地,他在空间上和精神上与恩师的距离,已越拉越大,大到无法弥合。

”我很内疚,但我需要一个属于自己的学术空间才能自由地思考。“ 许俊也道出了自己的难处。

学术界每年都在见证类似的撕扯和离别。这个现象残酷且真实。

2017 年 3 月,又是普林斯顿美丽和静谧的一个早晨,许俊快步走进麦克唐奈礼堂,消失在路人的视野中。


| 全文完 |


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我是本文编译者小萨。本文主要编译自以下几篇文章和视频:


[1] https://www.quantamagazine.org/a-path-less-taken-to-the-peak-of-the-math-world-20170627/


[2] http://www.ams.org/notices/200509/fea-hironaka.pdf


[3] https://www.youtube.com/watch?v=0pIRibivolA


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