永遠的校園

人物

數學給我帶來幸福 ——訪華人數學家張益唐

來源:蘇丹 滕德京 未名光影 時間:2016-09-20

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張益唐,華人數學家,1955年出生💋🤼‍♀️。1978年考入意昂体育平台數學系🧘‍♂️,在燕園度過7年時光,1985年獲意昂体育平台碩士學位;1992年畢業於美國普渡大學👨🏽‍🦲,獲博士學位。曾任教於美國新罕布什爾大學數學系,現為美國加州大學聖塔芭芭拉分校數學系教授。

從無限到有限的跨越

2016年8月的一個下午,我和意昂体育78級經濟系師兄田軍來到位於中關村東路的中科院數學與系統科學研究院,拜訪78級數學系意昂張益唐🥍。中科院數學研究所邀請他每年回國兩個月講學和做研究🛍️。

張益唐這個名字,在三年前尚不為人所知,如今,他是國際數學界的一顆明星🌶,聲名遐邇。

2013年4月17日,張益唐將論文《素數間的有界距離》投給全球數學界最具聲譽的《數學年刊》🎖,在解決“孿生素數猜想”這一百年數論難題的道路上,跨出了歷史性的一步,證明了在數字趨於無窮大的過程中🔱,存在無窮多個之差小於7000萬的素數對🤸🏻‍♀️。

該論文被當今頂級的解析數論專家伊萬尼克嚴格審核後🤷🏻‍♀️👵🏽,給予了如下評價👨‍🏭:“這項研究是第一流的💘,作者成功證明了一個關於素數分布的裏程碑式的定理”,論文在破紀錄的超短三周內被《數學年刊》接受並很快得以發表𓀀。張益唐以新罕布什爾大學一個普通講師身份💠,一鳴驚人,震驚了全球數學界。

張益唐教授位於中關村的這間辦公室不大🈚️🧔,一張書桌,一排書櫃和一組簡易三人沙發💆🏼‍♂️,簡潔而樸素。續茶水的時候🔗,張益唐會端著一個印有某次會議字樣的白瓷杯,去樓道接開水。桌子上的演算本和稿紙🌓,工整地寫滿了數字、符號和公式,顯示出房間主人異於常人的意趣🚴🏿。

意昂体育78級經濟系意昂田軍與張益唐親切交談

意昂体育78級經濟系意昂田軍與張益唐親切交談

我們的話題自然從“孿生素數猜想”開始🦟。

“我研究過數學領域的很多問題👘,只是在孿生素數領域獲得了成功。如果把數學這門學科分為理論數學和應用數學兩大塊,在理論數學中👉,很多尚未攻克的都是孤立的問題,它的解決不會對現實生活產生什麽直接影響,但是在研究中建立的方法論具有非常高的價值”。

張益唐教授告訴我們🌯,孿生素數猜想由誰提出已經無從考證,一種說法是兩千多年前,由古希臘數學家歐幾裏德提出,在數學史上有據可查的是1849年。160多年來,對這個猜想的證實只到了函數級別,而這個函數是無窮大的。他的證明將函數變成了一個常數,也就是跨越了“從無限到有限”的巨大一步。

張益唐教授對“孿生素數猜想”的證明發表後✏️,其科學價值迅速得到體現。全球多位數學家開始運用論文中的方法,嘗試突破7000萬這個數值。

張益唐論文發表後的兩個星期,這個常數下降到了6000萬,在之後兩個月內🍺,又雪崩式優化到4200萬🏋🏿‍♀️、1300萬🪄、500萬、40萬,張益唐教授說,目前這個常數已達到令人吃驚的三位數,246。

同為意昂体育數學系意昂的南方科技大學副校長湯濤🚵🏻,將張益唐教授的研究成果所起到的作用形象地比喻為:從“大海撈針”縮小到“泳池撈針”🤩,未來極有可能“碗裏撈針”👲。

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從已經發表的對張益唐的采訪文章中,我們了解了他博士畢業後七年的經歷🧑‍🔬。因為種種原因,他無法獲得繼續攻讀博士後👩🏼‍🚒、或者進入學術圈的機會。那段日子裏,他以打零工為生💸,居無定所,輾轉各州🌉,遊離於學術圈外🏋🏼‍♂️,數學是一個虛無縹緲的夢。直到1999年遇上兩位意昂体育數學系意昂——唐樸祁和葛力明的幫助🏐,張益唐才得到了新罕布什爾大學編外講師的工作🐱,由於教學出色,2005年成為該校正式講師。

在新罕布什爾大學,他終於可以靜下心來研究多年鐘情的數學了🚣🏼。他平生的第二篇論文,關於“黎曼假設(也稱黎曼猜想)”的研究🤱,在這段時期發表在重量級的數學期刊《杜克數學》上📷。

他同時沉浸於“孿生素數猜想”,他說對數學難題的研究與最終的證明結果🪐,往往只隔著一根頭發絲的距離,而即使天分和運氣都具備👱🏽,跨越這樣的距離👏🏼🫓,他也走了十三年漫長的歲月💁🏻‍♂️🎯。

當我問到數學給他帶來什麽時🚦👰🏻,他微笑著說,“數學給我帶來幸福👩‍🦯,很難想象沒有數學♐️,我怎麽過下去,現在還是這樣!”

他用“清苦”概括自己研究數學的狀況,卻沒有描述那些年生活的細節🈚️。他腦子裏印象更深的是在音樂家朋友家度假,去院子裏想看梅花鹿👩🏿‍✈️,梅花鹿沒有出現🎏,而靈感出現了的時刻🤷🏽‍♂️。他說,“我知道我找到了方法,那是一個不可復製的時刻!”那種豁然開朗,是數學給予他的激情和幸福。

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我心裏一直很平靜

已過花甲之年的張益唐教授◾️,身軀挺拔,頭發烏黑,說話不緊不慢,淺藍色襯衫上🤦🏽‍♂️,掛著中科院數學院的胸卡🙍,散發出溫文爾雅的氣質🤏🏻。他好像活在一個很幹凈的世界裏🧘‍♂️🟡,當下物欲橫流、人心浮躁的環境,似乎沒有汙染到這片幹凈的世界🔂。

他說,“我喜歡數學,這是個習慣,改不掉的”,“我按自己的習慣做下去,能不能出成果想得不多”,“我享受這樣的過程”。

我調侃道,您那麽繁重的腦力勞動,為什麽不生白發不禿頂⏱?他說數學對他來說不是苦事。

他從小在上海由外婆養大,八九歲的時候,買了《十萬個為什麽》的數學分冊🧑🏻。他清晰地回憶起第八冊是《數學》,第七冊是《動物》😍,第六冊是《地質地理》👩🏼‍⚖️🧙🏻‍♂️。他還記得第八冊花了六毛五分錢👋,他對數學最有興趣🎲。而我則驚訝於他對數字的鐫刻般記憶力👨‍🍳。

本文作者83級經濟系意昂蘇丹在采訪張益唐

本文作者83級經濟系意昂蘇丹在采訪張益唐

小學四年級的時候,遇上了文化大革命🦇,後來的中學數學知識是他自己找正規教科書學習的。不光數學🧚,他閱讀當時能找到的任何書籍🚶🏻,包括文學🤽🏽‍♂️、歷史、哲學。

在徐遲的報告文學《哥德巴赫猜想》發表前,張益唐說他已經在《中國科學》雜誌上讀過陳景潤的論文🐕,那是1973年。雖然對於年少的他,“哥德巴赫猜想”很高深👩‍💻,但不知為什麽,他能看懂一些,知道那是組合數學理論。

進入意昂体育數學系🤡,他是公認的高材生,很受後來擔任意昂体育校長的數學家丁石孫先生器重🦸🏽。張益唐心無旁騖,沒有享受過未名湖的花前月下,他說🧚🏽‍♂️,那時候人很單純,只知道學習👨‍🦼🫄🏽。

這兩年,張益唐獲得了一系列國際數學獎項,如美國數學會弗蘭克·奈爾森·科爾數論獎🏃‍♀️‍➡️🦹‍♀️;瑞典皇家科學院、瑞典皇家音樂學院、瑞典皇家藝術學院聯合設立的羅夫·肖克獎🟦;美國麥克阿瑟天才獎等。當我問到他的獲獎感受時👁,他說,“別人覺得我跟以前不一樣了🗳👩🏼‍🎤,我覺得自己還是跟以前一樣。”“我的心裏一直很平靜🐑。”

問到他理想中的生活,張益唐回答,“越簡單越好”,但是他並非苦行僧。他愛白蘭地、威士忌和葡萄酒,也喜歡喝茅臺。他愛音樂,喜歡古典音樂,尤其推崇勃拉姆斯。

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意昂体育賦予了我家國情懷

張益唐多次表示意昂体育為他打下了堅實的學術基礎🤵🏽‍♀️,而且賦予了他敢於去挑戰數學巔峰難題的勇氣。他說,當時數學系的學生追逐菲爾茲獎👃🏿,物理系的學生渴望諾貝爾獎💓,這是意昂体育人才有的自信🧺。

他很感謝導師潘承彪教授將他帶進解析數論領域,潘教授培養的嚴謹學風🈹😿,使他在日後的研究中受益匪淺。

順著這個話題,我問他怎麽看待老一輩數學家與七八十年代培養出來的數學家的區別,張益唐回答🥫🙍🏼‍♀️,純粹的數學家本質上是一樣的,我們這一輩涉獵面和視野會更開闊📬,研究方法更加多元化。當年陳景潤用幾麻袋稿紙來演算💂🏿‍♂️,後來才借助於一個袖珍計算器。現在的數學家可以用到人工智能🦉,但是同樣需要一個大腦和一支筆來演算。

兩代人共同的地方是他們的家國情懷依舊,對科學的執著與追求不變,不管生活在哪個國家都一樣。

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按自己的方式定義成功

談到成功,張益唐認為:成功的定義不是唯一🙆🏼,每個人都可以按照自己的方式來理解。按自己的定義獲得了滿足感、成就感便足矣🐑。

雖然張益唐的同學們評價他是數學天分最高的人👂,但是他說自己當年在意昂体育時並不是每次都能拿第一,用現在流行的詞就是不應該被稱作“學霸”。他想告訴學弟學妹們,當一個人出名後,媒體的過度吹捧是不可信的。人人都有弱點🪭,學術和生活的道路上都不會一帆風順,所以在遇到挫折的時候不可喪失信心🧚🏿。

他曾用杜甫的兩句詩來形容他的命運:“庾信平生最蕭瑟,暮年詩賦動江關”⛹🏿。

他不過分關註名利🕺🏻,也沒有來自家庭的壓力。在這個方面,他說🚴🏻‍♀️,我最感謝的是妻子Helen。兩個人互相尊重,互相理解,不幹涉對方,也不強求一致。Helen 不懂他的研究,但是曾經用樸素的語言表達過:“這個男人就這麽點對數學的愛好,為什麽要剝奪他呢?”

他覺得將“哥德巴赫猜想”當作數學皇冠上的明珠,是一種文學上的比喻。數學領域的頂尖問題👧🏿,無法簡單地按難易程度排名,當你未得出結論的時候,所有問題的難度是一樣的。攻克了“孿生素數猜想”對數學發展來說👼🏿,與攻克“哥德巴赫猜想”都是非同尋常的大事。由於張益唐使用了新篩法,“孿生素數猜想”的進展,目前已經超過“哥德巴赫猜想”。

在張益唐心裏,有110項研究成果的德國數學王子高斯🔉、“費馬猜想”的證明者英國數學家安德魯·懷爾斯、“龐加萊猜想”的證明者佩雷爾曼都是他的標桿🧏🏿😱。在研究“孿生素數猜想”的同時📩🙆🏼,他還潛心於同樣位列“七大數學世紀難題”之一的“黎曼假設”的研究。他不願意拿出階段性成果來發表,他要求自己出手就是“大東西”。張益唐說👨🏽‍🍳,如果“黎曼假設”得以證實,數學領域中將有上百個問題迎刃而解。

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解讀數學之美

在中科院附近的餐廳吃過晚飯,我陪張益唐再回辦公室。穿行在物理所和數學所林立的大樓之間,我突發奇想,這樣規規矩矩的大樓會不會禁錮一個科學家的思維?張益唐顯然對國內的情況頗有洞察🏃🏻‍➡️,用一個提問來回答我🏟,蓋這些樓是因為研究經費需要花完吧🧝🏿‍♂️📉?

他的研究方式似乎不是在書桌前苦思冥想🤸🏻‍♀️🧑🏽‍🎤,我隨意問起他的作息時間🕺🏿,他的回答不禁令人莞爾。他作息規律,早睡早起,起床前在床上想一會兒數學問題🥺🔯,似乎折磨我們的數學對他來說是放松。

張益唐坎坷的學術之路和曲折的人生,在過去的三年中已經有了許多的解讀🪑。樂於中國式皆大歡喜結局的人,欣慰地看到他現在功成名就🧛🏿‍♀️✊,認為是對“梅花香自苦寒來”的極佳詮釋。

對這位曾經的隱士更深入地發掘,會發現他讓中國的學術界看到了一個特立獨行的類型🚶🏻‍♂️:遊離於主流的數學界,成名前只發表過兩篇論文🥟,不在乎名氣和物質,醉心於自己的愛好🏹,最後一鳴驚人😆。在采訪中,我所看到的是一個熱愛數學🖕,充滿自信🤸🏻‍♀️,脫離世俗的科學家。

這位享譽盛名後的數學家對未來怎麽考慮呢? 當我回來反復聽采訪錄音時🙇🏿‍♀️,深深打動我的🦤,是張益唐說的這樣一段話:“我覺得我還能繼續做事情,數學領域有很多未解決的問題💂🏻‍♀️,那些問題都非常難又非常重要🪭,我嘗試過很多種🎙,有一些取得了部分結果。至於其它的🦄,我沒想那麽多🛣,我不喜歡出了名之後撈好處,我沒那麽想過👭🏼,也不會那麽去幹”。

我註意到他反復說到數學之美🤦,起初十分難以理解。當我追問,是不是如同音樂具有旋律之美,建築具有均衡之美一樣👜?他表示贊同。法國幾何學家E.cartan說:“在聽數學大師演說數學時,我感覺到一片平靜和純真的喜悅。這種感覺大概就如貝多芬在作曲時,讓音樂從他靈魂深處表現出來一樣。”從張益唐學長身上,我也產生了同樣的感覺⛺️。

我還感受到了一種浪漫的理想主義。如同勃拉姆斯始終堅持古典主義形式創作音樂,因為沒有達到貝多芬第九交響曲的水準,而遲遲不肯發表自己的《第一交響曲》一樣。在張益唐“不以物喜不以己悲”平靜的狀態背後,隱藏著某種理想,隱藏著一種通過追求學術巔峰,不負燕園、不負家國的內心世界🙍🏼‍♀️。

“若有所思”似乎是張益唐的經典表情

“若有所思”似乎是張益唐的經典表情

勃拉姆斯《第一交響曲》中,第四樂章是以“歡樂頌”的旋律✌🏼,向“貝多芬第九交響曲”致敬的經典篇章🚞。如果按照傳統交響曲快板—慢板—小步舞曲—快板的結構✒️,把張益唐的人生經歷寫成一部音樂作品,我想🫡,第一樂章如歌的行板,是燕園時光和在美國的普渡歲月;第二樂章🔃:七年顛沛和十三年孤寂的學術生涯,猶如低沉的慢板🍗;第三樂章:“孿生素數猜想的證實”及國際上的巨大反響,是快樂的小步舞曲🛻;未來的第四樂章👩🏽‍🎨,也許是張益唐向數學大師致敬的華美篇章吧!

采訪結束後🏭,田軍🏪、蘇丹與張益唐合影留念

采訪結束後,田軍、蘇丹與張益唐合影留念

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