我们为什么爱数学?顶尖数学家们谈数学
关于诺贝尔为什么没有设立数学奖,人们有过许多猜测。不过,数学家有菲尔兹奖。从某种程度上看,这个“数学界的诺贝尔奖”比诺贝尔奖的要求更为苛刻,因为该奖规定获奖者必须未满四十岁。
四十岁,对很多人来说,正是开启事业的好年纪,但对数学家而言,却已是检验成果的重要节点。数学界的竞争向来残酷,然而数学足够美好,这才引得一批又一批人投身其中、穷尽年华。
那么,他们到底为何“对数学一见钟情”?数学又是以怎样的方式回馈的?今天推荐的这套“数学家传记系列”让我们能有幸看到大师们与数学相知相遇的人生浪漫,接受他们给予的学习、成长路上的宝贵启迪。
这个系列一共有6本书,包含:
数学史专家威廉·邓纳姆(William Dunham)荣获美国出版商协会“数学佳作奖”的《数学那些事:伟大的问题与非凡的人》;
法国大数学家塞德里克•维拉尼(Cédric Villani)记录自己勇攀高峰的《一个定理的诞生:我与菲尔茨奖的一千个日夜》;
“现代随机分析之父”伊藤清的思想文集《世界是概率的:伊藤清的数学思想与方法》;
荣获过1954年、1970年菲尔茨奖的小平邦彦和广中平祐的自传《我只会算术:小平邦彦自传》《数学与创造:广中平祐自传》;
以及日本天才数学家冈洁的著名散文集《春夜十话:数学与情绪》。
全书大小为32开,软壳平装,内页采用柔韧的纯质纸,排版优美,能提供良好的阅读体验,推荐给12岁以上的数学爱好者。
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不用害怕,这套书虽然是由数学领域里声名赫赫的大师们亲笔写成,但阅读难度并不大。6本书各有侧重、各具特色,如果非要用一个词来形容它们,我会选择“情书”——数学家们写给数学的“情书”。
45,一个看似平平无奇的数字,也许背过乘法口诀表的你会脱口而出“五九四十五”,但它启发了威廉·邓纳姆更多的灵感。在他的《数学那些事:伟大的问题与非凡的人》里是这么描绘45的:“45=3₂5”,这是模仿化学分子式的写法。正如当我们读到“H₂O”,能很快了解水分子可以分解为两个氢原子和一个氧原子,“45=3₂5”意味着45可以分解为两个质因数3和一个质因数5之积——质数,好比化学世界中的原子,构成了数学世界里的任意整数。
这是一个让人灵魂战栗的美妙比喻,给予你充分发散和延伸的余地。而类似的比喻在他的书里俯仰即是。面对浩瀚的数学宇宙,他提供了一条“从A到Z”的游览路线,让你得以乘坐特快缆车俯瞰星河灿烂。
D,代表Differential Calculus(微分学),而我们更常用的词,Calculi(微积分)出现在1684年莱布尼茨的一篇论文里,我们也沿用了他精心选择的数学符号。但他不得不与他的一生之敌——牛顿,共同分享创造微积分的荣耀。
莱布尼茨
如何形容牛顿?威廉·邓纳姆引用了大诗人拜伦的说法:“自亚当之后,凡人中仅此一位,他抓住了坠落,或是一只苹果。”站在物理学的角度评价,牛顿是为了解决运动问题,顺便发现了微积分。这样看来,身为数学家的莱布尼茨,他对微积分的爱意就要纯粹很多。
这也是数学家的可爱之处,他们在追寻真理时,并不在意结论是否太过超前而不被人理解,就像黎曼几何不在意半个多世纪后才被爱因斯坦应用于广义相对论。
那么,数学研究相对于时代的超前性,是否意味着这是一项只有天才才有资格胜任的任务呢?
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什么是天才?打开搜索引擎,你会发现这段定义:“天才,是指人拥有一定的天赋,在某一个领域做出突出贡献。”(来自百度百科)
这是一个结果论的定义,也就是说,在做出成就之前,每个人都可能是潜在的天才。所以,如果用“我又不是天才所以不能做这或做那”当借口,就完全颠倒了因果。
人们对于天才的想象有时来源于自身的懒惰,好像拥有了杰出的天赋,就可以不付出相应的努力而取得丰厚的成果。天才,难道就不需要思考吗?广中平祐在《数学与创造:广中平祐自传》里严肃地指出了这一点:
“爱迪生的研究所张贴这这样一句标语:人类有一种不好的性格,那就是妄图想出不用思考就能解决问题的便捷方法。”
广中平祐:为其中的“大局观”
和“弃子”与学术创造息息相关
数学诞生于精神世界,数学家们所做的就是“用已知去推导未知”,这样从无到有的思考过程,便是创造。因此,相比于纠结数学家是不是天才,我们还不如关注他们如何创造。
《一个定理的诞生:我与菲尔茨奖的一千个日夜》记录了塞德里克•维拉尼“证明玻尔兹曼方程的非线性朗道阻尼和收敛于平衡态”的非凡经历。这位法国庞加莱研究所所长、“数学界的摇滚明星”,用他复古唱片一般生动的笔触,带我们体验捕捉“数学之光”的苦与乐——被灵感击中的头脑好不容易平复后又被儿子尿床唤醒(大数学家也有育儿烦恼);同事艾略特指出理论问题,期待的掌声变成了令人尴尬的沉默;论文改到第55版居然发现了新问题,而各地的报告已经做了好几场……
相比塞德里克•维拉尼的热情外放,小平邦彦的叙述里多了一丝冷幽默的味道。《我只会算术:小平邦彦自传》里谈到他从小是个“悲惨的小学生”,后来变成了“悲惨的中学生”,数学成了拯救他的骑士,但读下来,我们不可否认的是,他主动地选择了这位“骑士”。
这种双向奔赴的人生,可遇不可求。更多情况下,我们既迷茫又畏惧。
广中平祐给出了建议,他说:“任何一个人在选定一辈子为之奋斗的事业之前,都无法避免反复试错。”
失败不可怕,未知也不可怕。就像“即使有些疾病在现在的医学水平下尚未完全弄清楚,医生在面对备受折磨的患者时,也要做出诊断。同样,无论人面对多大的难题,都必须做出决断,必须进入下一个阶段。”
对于命运,我们能做的,那就是保持思考,迎接下一个阶段。
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为什么反复地提及“思考”?
冈洁在《春夜十话:数学与情绪》里直言不讳,“人的智力,其实指的是这种自主判断能力。倘若不去训练一隅三反的自主思考、判断能力,仅是传授明确的规则,并要求学习者执行即可,人脑则会沦为没有灵魂的机器。”
这是1963年就出版的散文集,冈洁预示的问题在人工智能技术革新的今天愈发明显。以ChatGPT为代表的生成式AI,已经能完成过去人类才能做到的某些创造,这不免让我们必须面对这样的问题,“如果我们放弃思考,那么越来越‘聪明’的机器是否代替这件事?”
数学家们不会畏惧这个问题,他们从未放弃过思考。
我很喜欢伊藤清在《世界是概率的:伊藤清的数学思想与方法》里提到的柯尔莫哥洛夫(20世纪杰出数学家)的一个教育观点,“在学生开始进行研究时,首先要让他们拥有‘我一定可以做些什么’的自信。”
拥有不害怕未知的自信,拥有战胜困难的自信,这种自信曾在科学萌芽之初就照亮过前路,未来依然会伴随人类前行。
阅读这套书,我们不仅了解大数学家们身为人的一部分,还有超越普通人的另一部分——那是帮助我们在追梦的旅程上,越走越远的一部分。
文字:淼淼
版式:Xman.
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