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第16章 你好,懷爾斯張立憲

讀庫0600 张立宪 7846 2018-03-20
安德魯·懷爾斯在北大講演賀延光攝 2005年8月29日,我吃了平生最智慧的一頓晚餐。 在座十二人中,有五位中科院院士,還有北大數學院院長、副院長以及一名教授,他們為之接風洗塵的是美國科學院外籍院士安德魯·懷爾斯。 我在飯桌上開玩笑說,即使有我往下拉了不少分數,但這依然是北京有史以來平均智商最高的一次飯局。 “Super star!”8月16日,北大數學院院長張繼平對我形容即將來訪的這位客人。 安德魯·懷爾斯。 當今世界上最有名氣的數學家,因為他解決了世界上最有名氣的數學難題——費馬大定理。 1993年6月,安德魯·懷爾斯在劍橋大學牛頓研究所做了三次學術報告,在最後一次演講結束時,他完成了對費馬大定理的證明。這個消息迅速登上世界各大報紙頭版的位置,在數學界更是奔走相告。消息在第一時間傳到巴黎,幾位數學家舉杯相慶,其中有當年的沃爾夫獎得主蒂茨,法國數學家布魯埃、普伊赫、魯基耶,以及正在巴黎高等師範學校任訪問教授的張繼平。

十二年後,已經是普林斯頓大學數學系系主任的安德魯·懷爾斯,前來中國造訪由張繼平擔任院長的北京大學數學科學學院。 “不用再做這道題了” 8月28日傍晚時分,張繼平乘車來到北京國際機場,與他同行的有我、攝影記者賀延光,還有北大數學院02級的本科生陳璐。這位學基礎數學專業的武漢女孩懷裡捧著一束百合和紅玫瑰,準備把花獻給她的偶像:“我們學院的許多同學都把他當作偶像。” 教育部國際合作與交流司的馬米倉處長早已帶領幾個同事在這裡張羅。由於他的安排,安德魯·懷爾斯得以踏上貴賓通道。 “這麼重要的客人,教育部很重視,也很支持。”他說。 19:40,晚點一百分鐘的國航CA982航班降落,在出口等候的張繼平院長對我說:“我已經快十年沒有見過他了,你也幫我盯著點兒。”

我對他和馬處長說:“我只是看過他十幾年前的一張黑白照片。《費馬大定理》那本書上說,他是個溫文爾雅的人。” 旅客開始陸續湧出,幾乎是同時,幾個人全都認出了與女兒一同走出通道的貴賓。有的人可以稱為“詞典型人物”,他們似乎天生就是為詮釋某些字眼的——單憑“溫文爾雅”一個詞,大家就可以識別出安德魯·懷爾斯。 “歡迎您來到北京。”張繼平說,兩所世界著名學府的數學系掌門人將手握在一起。這是五十二歲的安德魯·懷爾斯第一次踏上中國的土地,也是他第一次來到亞洲。 貴賓室裡,我在旁邊觀察著這位已經成為傳奇人物的英國男人。他金發稀疏,臉色蒼白,身高將近一米八,看上去卻有些單薄——後來在採訪中得知,他並非深居書齋,而是喜歡高爾夫、游泳和滑雪。如果你知道美國演員詹姆斯·克倫威爾,就可以想像出他的模樣,懷爾斯幾乎就是縮小一號又將輪廓柔和化的克倫威爾。但這位有著特殊智慧的數學天才,看起來他的腦袋並沒有特別之處,甚至比一般人的還要小些,相反倒是手指格外皙長。我相信他的手掌要是全部張開的話,其長度會大於他的腦袋的高度。

安德魯·懷爾斯1953年出生在英國,1974年畢業於牛津大學,之後在劍橋大學取得博士學位,1980年來到美國普林斯頓大學任教。北大數學院的田剛院士也是普林斯頓大學數學系的教授,他向我描述作為同事的安德魯·懷爾斯:他很低調,不常露面,只是出現在全院大會上,說話也很少;同事們很尊敬他,而他對工作也同樣認真,比如錄取學生時,他會很仔細地看每一個學生的材料。 接下來在北京的幾天裡,所有與安德魯·懷爾斯接觸過的人,繼續領略著他的溫文爾雅,包括在熙熙攘攘的旅遊景點與他擦肩而過的路人。他的臉上基本是兩種表情的相互轉換:溫和的笑和專注的思考;雙眼在鏡片後射出和善而靦腆的目光;在人多的場合,他多是安安靜靜地傾聽;即使說話,聲音也恆定在某個分貝數之下——他喜歡巴赫、亨德爾的古典音樂。見過他和十五歲的女兒海倫在一起,北大國際數學研究中心的吳巧明老師說,看得出,他非常疼愛他的女兒。而在我看來,他經常像女兒的朋友一樣對她提出什麼主張。

8月29日下午,看過天壇、天安門、故宮,吃過北京烤鴨和清蒸鱖魚,坐過出租車和公交汽車的安德魯·懷爾斯,坐在北海公園的湖邊接受了我的採訪。 ——這次採訪結束之後,張繼平院長問我:“領略到一個真正的數學家的談吐了吧?” 是的。他的眼神經常越過對面的我,投向遠處,他的談話中充滿停頓、沉吟,而他說出的話,就像數學一樣簡約而周密。 “您在費馬大定理的研究過程中,靠的是紙、筆和頭腦,沒有用電腦,現在您開始用電腦了嗎?電腦今後在數學家的工作中是否會扮演越來越重要的角色?”我問。 “我如今僅僅是用計算機去找一些例子,並予以驗證,以及一些特殊情況下的信息,我從來不用電腦做直接的證明。不同的數學家對電腦有不同的態度,我自己很少用計算機,但我的一個學生卻用計算機解決了一個很重要的問題。當然他用計算機解決的這個問題的特徵與我的很不一樣。數學領域中只有很少的問題是能夠通過計算機來解決的。”他的回答簡直像在敘說一個定理。

一個必須要問的問題,對中國的印象。他只是簡單的一句:“比我想像的更具有生活氣息。”而對中國學生的印象呢? “我沒教過來自中國的研究生。在美國,絕大多數中國學生是做幾何和分析的,研究數論的較少。我跟他們的接觸很少。” 幽默在他簡單的回答中迸發。 “通過費馬大定理的證明,全世界都在關注您。那麼,公眾的關注對您的生活有影響和改變嗎?” “對我個人來說,最大的改變是我不用再做費馬大定理這道題了。” “好萊塢電影《美麗心靈》中,主人公約翰·納什獲得諾貝爾獎之後,一群數學家在會議廳裡紛紛向他獻上鋼筆,作為一種致敬的方式,這是普林斯頓大學的傳統嗎?您收到過鋼筆嗎?” “當然是虛構的。”他發出一陣笑聲,“不過倒是個好主意,應該從現在開始就這麼做。”

最簡單而周密的回答出現在這裡。我問:“介意說說你和太太是如何相愛並結婚的嗎?” “我們在普林斯頓相識,我們在普林斯頓結婚。” “我已經解決了費馬大定理” 該回溯一下屬於安德魯·懷爾斯曲折而輝煌的時刻了。 17世紀的法國數學家費馬死後,他在一本數學書上所寫的註記被人們發現,結果誕生了一個讓後人最難以解答的問題:“不可能將一個立方數寫成兩個立方數之和;或者將一個4次冪寫成兩個4次冪之和;或者,總的來說,不可能將一個高於2次的冪寫成兩個同樣次冪的和。” 這是一個用每個中學生都熟悉的話來表達的謎,卻難住了世界上最聰明的頭腦。更折磨人的是,費馬還留下一個註記,暗示他已經有了一個解答,不過他沒有寫出這個證明。

於是,一代又一代的數學天才前赴後繼,向這一猜想發起挑戰。三百多年過去了,這個定理依然缺少一個完整的嚴密證明。在任何學科中,都沒有什麼問題表達起來如此簡單清晰,卻能夠這麼長時間在先進知識的進攻面前屹立不動。 安德魯·懷爾斯十歲時,就被費馬大定理吸引住,並從此選擇了數學作為終身職業。但上大學之後,“我一直在想,歷史上許多人把可想到的辦法都想到了,最終也沒有解決費馬大定理,所以我覺得必須要學習更高深的數學。從研究生階段,我把更多的精力放在了拓寬自己的視野方面。”在採訪中他說,“看起來我似乎是暫時離開了大定理。” 1986年,安德魯·懷爾斯決定向費馬大定理髮動衝擊。他先用十八個月的時間,收集了這次沖擊所必要的數學工具,而他全面的估計是:他接下來的要做的,是可能長達十年的專心致志的努力。

我問:“當時有許多數學家覺得這個問題很難,或者覺得解決這個問題的希望很渺茫,於是放棄了,而你堅持了七年。你當時著手研究的時候,把握大嗎?是否明知道把握不大也要做?” “從歷史上來看,真正的嚴肅的數學家中,決定研究費馬大定理的人並不是很多,因為他們首先要考慮在他們所處的歷史條件下,數學的發展是否給他們提供了工具,足夠達到解決這個問題的水平。到1986年我決定研究大定理,那個時候絕大多數的人認為手中的工具也不夠,而我認為是有希望的。”他否認自己具有那種明知不可為而為之的滷莽,“所以我並不是浪漫,而是很有現實的把握。” 有一種普遍的說法是,懷爾斯在完全保密的狀態下進行專心研究,不讓任何人知道他所做的事情,也不與任何人進行交流。在那七年時間裡,只有他的妻子知道他在做什麼。

在這次採訪中,安德魯·懷爾斯向我當面澄清了這種說法:“其實一開始的時候,我還是告訴了一些同事。但他們知道之後,只要一見到我,就不斷地問進展情況,使我感到了很大的壓力和乾擾。所以我覺得還是不要講出來更好一些。並且我意識到,要解決這個問題,需要很長很長的時間。在這個過程中被人不斷問及,我就要承受很大很大的壓力,就像一個小孩在成長的過程中,如果老是被人問怎麼了,到什麼地步了,那這個小孩就會很難堪。” 就這樣,他逐漸轉入一種秘密狀態下的戰鬥。七年之後,安德魯·懷爾斯對太太說:“我已經解決了費馬大定理。” 1993年6月的牛頓研究所報告之後,當世界各地的數學家為他舉杯慶祝時,安德魯·懷爾斯向《數學發明》雜誌遞交的論文正在進行嚴格的審稿。審查人在第三章中碰到了一個問題,使得懷爾斯無法像原來設想的那樣保證某個方法行得通。他必須加強他的證明。

在距離生日還有兩週的時候,安德魯·懷爾斯的太太對丈夫說,她唯一想要的生日禮物是個正確的證明。 安德魯·懷爾斯沒有按時獻出這份生日禮物。 隨著時間的推移,剛剛歡呼的人們又把心懸了起來。三百多年來,在眾多嘗試過的對費馬大定理的證明中,還沒有一個人能補救出現過的漏洞。時間最近的一次失敗是1988年3月8日,《華盛頓郵報》和《紐約時報》宣稱東京大學的宮岡洋一發現了費馬大定理的解法,一個月後又不得不宣布收回。難道懷爾斯也不能逃脫這次宿命? BBC電視台的編輯約翰·林奇說:“我很難想像安德魯不會是那片數學墓園中的另一塊墓碑。” 這次證明工作幾乎是在全世界的關注下進行的,據說當時普林斯頓大學的同事們在一起談論的只有兩件事:辛普森案件、懷爾斯的證明。安德魯·懷爾斯如今回憶起這段時光,仍歷歷在目:“第一個階段的秘密研究我非常幸福,是在享受那個過程。在第二個階段,我像置身於廣庭大眾之下,在數學界的會議上,也有許多人不斷地問我,我不喜歡這種狀態。” 在最絕望的時候,他甚至已經準備好公開承認自己的證明有缺陷。田剛教授接受我的採訪時,曾評價安德魯·懷爾斯是一個“勇敢的人”,因為他此時承受的是身敗名裂的壓力。提及這段話,我問安德魯·懷爾斯:“你同意自己是個'勇敢的人'嗎?” 他的回答是:“我只知道這個問題能夠解決,並且也希望能夠解決。即便我承認我的證明有缺陷,也會有成百上千的人看到希望,看到我們已經有了足夠的好的工具,他們會進一步把這個問題解決掉。也許他們會用一些時間,八年,十年,但工具已經有了,方向已經有了。” 安德魯·懷爾斯的判斷沒有錯。十四個月之後,他向《數學年刊》遞交了第二次論文,由《模橢圓曲線和費馬大定理》和《某些赫克代數的環論性質》兩篇組成,這一次對證明不再有懷疑了。 懷爾斯太太終於得到了她想要的生日禮物。 “您太太對這個遲到了一年的生日禮物有什麼反應?”我問。 他笑了:“她比一年前得到這個禮物還要高興。” “費馬不可能解決這個問題” 北大數學院教授、中科院院士姜伯駒評價安德魯·懷爾斯對費馬大定理的證明是“二十世紀最輝煌的數學成就”。 榮譽接踵而至,1996年,懷爾斯和羅伯特·朗蘭茲分享了十萬美元的沃爾夫獎。朗蘭茲提出的朗蘭茲綱領是個使數學各領域之間證明統一化的猜想,而懷爾斯通過對谷山-志村猜想的證明,將橢圓曲線和模形式統一了起來,這個成功為朗蘭茲綱領注入了生命力——一個領域中的問題可以通過並行領域中的對應問題來解決,這是一個可能使數學進入又一個解決難題的黃金時期的突破性工作。 1998年,國際數學家大會在柏林召開,數學界的“諾貝爾獎”菲爾茲獎授予安德魯·懷爾斯特別獎。北大數學院教授、中科院院士張恭慶參加了那次大會,目睹安德魯·懷爾斯獲獎,也聽取了他的報告。 菲爾茲獎以加拿大數學家約翰·菲爾茲的名字命名,設立該獎的動機是用於鼓勵青年數學家,所以專門用於獎勵四十歲以下的年輕數學家的傑出成就。而安德魯成功證明費馬大定理時,剛剛過了四十歲。張恭慶教授對我解釋道,這個三百多年的問題得以解決,在數學界具有里程碑意義,所以國際數學家大會頒發給他特別獎,這次特例使得安德魯·懷爾斯成為菲爾茲獎歷史上唯一一個特別獎得主。 “如果不給安德魯·懷爾斯這個獎,將是菲爾茲獎的損失。”張繼平說。 而籠罩在普通民眾心中的疑問是,提出這個問題的費馬曾經寫過“我有一個對這個命題的十分美妙的證明,這裡空白太小,寫不下”,而在三百多年前費馬所處的時代,他並沒有安德魯·懷爾斯所用的證明大定理的工具:橢圓曲線、模形式、谷山-志村猜想、伽羅瓦群論、岩澤理論和科利瓦金-弗萊切方法。那麼,費馬本人是用什麼方法證明他所提出的猜想的呢? 安德魯·懷爾斯第一次遞交《數學發明》雜誌的論文有二百頁,第二次遞交《數學年刊》的論文有一百三十頁。張繼平院長說,這是對費馬大定理唯一無懈可擊的,最嚴密也最經濟的證明了。 那麼有沒有更簡單的證明呢? 張繼平笑著說,數學界關於費馬大定理有種說法:凡是能聽得懂的證明,都是錯的。 “你有沒有想過費馬的證明方法是什麼?如果他寫論文的話,會有多少頁?”我問安德魯·懷爾斯。 “費馬並沒有寫出過論文。”他淡淡地答道。 “許多普通讀者都會有這個疑問,費馬本人真的能證明費馬大定理嗎?”我繼續問道。 擔任翻譯的宗傳明教授直接對我說:數學界普遍認為,費馬所說的他的解法是不會有的。 安德魯·懷爾斯聽完宗的翻譯,肯定地答道:“不,費馬不可能解決這個問題。” “您認為會有別的解法嗎?” “儘管任何事情都有可能發生,但我還是認為不會有比我更簡單的證明了。也許我的證明還可能再簡化一些,但關於費馬大定理的證明的基本思想和復雜程度是不會變的。” 費馬大定理被證明後,又有十年時間過去了,作為一個數學家,安德魯·懷爾斯的生活並沒有改變,還是像以前一樣,早晨起來,去辦公室,研究新的數學問題。 “您認為當今數學界最有趣的題目是什麼?”我問。 “當然是黎曼假設。” 黎曼假設是數學界人所共知的七個“世紀問題”之一,由19世紀德國數學家黎曼提出。我在網上查到的對該假設的簡要敘述是:素數的分佈頻率緊密相關於一個精心構造的所謂黎曼蔡塔函數z(s)的性態,著名的黎曼假設斷言,方程z(s)=0的所有有意義的解都在一條直線上。 “你是否現在在研究黎曼假設?” “有時候我也考慮這個問題,但是用的時間很少。1986年我開始證明費馬大定理的時候,別人發現的方法正好是我擅長的領域,並且是我能夠解決的。但迄今為止世界上沒有任何人對黎曼假設可以提出什麼方向,或屬於什麼領域,沒有人知道,黎曼假設是該由一個數論學家,還是函數論學家來證明。如果破解的工具在數論領域,我當然會用更多的時間來研究。” 他描述自己聞名天下後的情形說:“費馬大定理讓我跟數學界之外的人有了很多接觸,感受到別人對數學的感受。我收到世界各地的邀請——包括這一次來北大——可以遇到世界各地非常友好的人,我非常高興,但這樣的機會我用的不多。” 據說普林斯頓大學的老師們之間流傳的一個笑話:建議安德魯·懷爾斯去接拍廣告,包括男式內衣。於是我向他求證:“你真的接到過拍攝廣告的邀請嗎?” 他的回答出乎我的意料:“確實有過,但那家服裝公司的名字叫'GAP'(gap意即'缺陷'),所以我拒絕了。” 今年7月1日,安德魯·懷爾斯就任普林斯頓大學數學系系主任。普林斯頓的數學係被稱為“定義什麼是好數學的地方”,當我問他是否喜歡這個職務時,他用一種淡定的口吻答道:“只有到了結束這個職務時,我才能斷定自己喜不喜歡。” 時間回到1963年,十歲的安德魯·懷爾斯在劍橋彌爾頓路上的圖書館看到一本叫《大問題》的書,從中得知那個蓋世難題,“從那個時刻起,我知道我永遠不會放棄它,我必須解決它”。我問他,如果當初沒有看到那本書…… “我還是會研究數學。”他說。 當晚,他對北大數學院的同行簡單談起對北京的印象:皇帝居住的故宮比他此前所想像的還要宏偉得多,不過,“我可不願意當皇帝,我寧肯做個數學家。” “是這個問題選擇了我” “費馬大定理終結者、世界唯一菲爾茨獎特別獎獲得者將訪問北大”,北大數學院陳大岳教授將安德魯·懷爾斯到訪北大的消息發佈在北大校園網上。在懷爾斯到京之前,兩天之內已經有五千多人次瀏覽。 “懷爾斯的訪問,是北大的榮耀。”張恭慶說,“他會對北大提高學術水平有所幫助,而他用七年時間專心治學的精神也會激勵北大的年輕人。” 8月30日下午一點半,北京理工大學數學系02級的本科生秦晉就來到北京大學英傑交流中心陽光大廳佔座,北京大學以及附近人大、理工大學的同學也陸續趕來,到三點半,三百餘個座位已經座無虛席。 四點鐘,安德魯·懷爾斯在掌聲中開始了他的公眾演講。在講台上,他不再像接受采訪時那樣時常沉吟,而是如同回到自己的王國一樣從容自在,流利的英語具有音樂的韻律。在一個小時的時間裡,他回顧了費馬大定理的歷史,和三百多年來數學界攻克費馬大定理的燦爛歷程。然後他又提出了一些數學領域有待解決的問題,並結束於abc猜想。幻燈最後定格在一組巨大的數字上,陽光大廳裡發出一陣會心的笑聲。 在其後的交流時間中,北大數學院03級直博生劉琦問懷爾斯教授為什麼要選擇這個耗時達七八年之久的研究課題。懷爾斯回答:“不是我選擇了這個問題,是這個問題選擇了我。” 1995年畢業於北大數學系的袁喜利今天偶然來到母校,便碰到這次演講。他興奮地站在座位旁邊聽完演講,深有感觸地說:“這種不求實用,全身心投入理論研究的數學家,目前在我們國內太少了。” 安德魯·懷爾斯的治學經歷令北大的同行感嘆不已。北大數學研究所所長丁偉岳院士說:“懷爾斯教授用七年時間專門攻克一個難題,如今已很少有人耐得住這種寂寞了。許多人都急功近利,急於求成,大家應該向安德魯·懷爾斯學習。”數學院副院長劉化榮說得更直白:“他這種為科學獻身的精神值得我們學習。” 一些數學家則對我們的科研體制提出質疑。姜伯駒說:“在中國,即使有人有破解費馬大定理的智慧,恐怕也不一定能成功。如今大家都忙於應付評估,必須出一些短平快的成果,許多精力、智慧都被浪費了。” “三百年的難題,七年的投入,對我們來說,光是評估就把時間佔沒了。”北大數學院文蘭院士說。 “像安德魯·懷爾斯這樣,七年潛心研究一個問題,這七年的時間裡不出成果,不發表論文,要在中國,早就沒工資,沒津貼,沒經費了。”張恭慶補充道。 “歸根到底,還是科技體制需要改革的問題。”張繼平一言以蔽之。 8月31日上午,安德魯·懷爾斯又在北大數學院做了一次專題學術報告。在不到百人的教室裡,安德魯·懷爾斯與中國數學界的同行交流著世界上只有極少數人才能聽懂的語言。 數學家的研究課題離人們的理解能力越來越遠,但安德魯·懷爾斯並不認為自己是孤獨的。相反他倒覺得自己研究的費馬大定理是數學領域中少有的廣為人知的問題,包括許多外行都感興趣。要知道有許多數學問題,想對同行解釋清楚、使他們感興趣都不容易,但是費馬大定理就好多了。 其他數學家也並不覺得孤獨,儘管他們研究的課題比費馬大定理更不為人所知,但他們同樣覺得充實,並享受著研究這些問題的快樂。 “好比一個挖煤工,他在工作的時候會感到孤獨嗎?”張繼平反問我。 9月1日,安德魯·懷爾斯取道香港,領取2005年度的邵逸夫數學科學獎,以及一百萬美元獎金。該獎同樣是為表彰他對最終解決費馬大定理所做出的巨大貢獻。 “這是中國數學發展史上的一件大事。”張繼平評價安德魯·懷爾斯的中國之行。
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