文:花喷喷
英国著名数学家G·H·哈代曾经说过,“所有数学家都应当牢记,数学与其他艺术或科学不同,它是年轻人的游戏。我还没有听说过有哪个重大的数学突破是由年过五十的数学家做出的。”
但现在就有这么一个人,年过五十才以自己的天赋和努力,震惊整个数学界,他就是华人数学家张益唐。
01
一篇论文,从零走向世界
曾经在世界数学界里,张益唐就像是一个零的存在,几乎无人知晓。但自从他在《数学年刊》上投稿了一篇论文后,全世界都知道了他的名字。
张益唐的论文题为《素数间的有界距离》,他通过严谨细密的论证,得出了有无数对相邻素数的存在,而它们的差相差不超过万,这一结论正正突破了困扰数学界近两个世纪的难题——孪生素数猜想。
孪生素数猜想是数学家大卫·希尔伯特在年的国际数学家大会中所提出的,他在会上提出了数学史上著名的23个重要数学难题和猜想。孪生素数猜想就是希尔伯特提出的第八个问题中的一部分。
素数,也叫质数,是数学理论中的一个基础概念,指那些只能被1和它本身整除的数,如2、3、5、7、11……而“孪生素数”则是指两个素数间的差值为2的素数对,但孪生素数分布极不均匀,而且越来越稀疏。
孪生素数猜想的核心命题就是孪生素数有无穷对,但尽管分布稀疏,也将一直存在下去,直到无限。
这一猜想自提出以来,就无人能够证明,张益唐是第一个成功证明存在无数对孪生素数的人。虽然要把万的差值降到2才能真正证明孪生素数猜想,但张益唐的证明已经实现了孪生素数“从无限到有限”的突破。
他没有最终证明孪生素数猜想,却为其提供了一个证明方法,对于数学界来说,也是一桩极其了不起的壮举。主审张益唐论文的伊万尼克,来自罗格斯大学的波兰裔数学家,被公认为当今世界最顶级的解析数论专家,也评论张益唐的证明是“水晶般的透明”。
张益唐将自己证明孪生素数猜想的论文投到《数学年刊》,而《数学年刊》是数学家们最敬仰的学术期刊,在数学界非常有含金量,所以文章的审核都会非常严谨,成功发表则更加困难。一篇文章自提交之日开始,也许要经过一到两年的审查时间,但张益唐论文的审查,却只花了短短的三周。
伊万尼克一开始对张益唐的论文并不太在意,他曾经向《数学年刊》的编辑,普林斯顿大学的教授尼古拉斯·卡茨提到过,他对这篇论文的第一印象是其中很多断言是错的,而且自己很忙,于是放下了一段时间。
但后来伊万尼克和朋友们一起看论文的时候才发现,他们越是深入阅读,感觉论文中证明正确的可能性越来越大。审阅论文并不依靠逐字阅读,而是要看主要的数学思想,但伊万尼克和朋友们却开始逐字逐句地审阅张益唐的论文,不是为了判定论文有没有重大价值,而是要寻找证明的完备性以及各部分之间的联系,要仔细看看论文是否真的正确。
当伊万尼克审阅完张益唐的论文后,他在审阅报告中建议《数学年刊》应该接受这一篇论文,他认为张益唐成功地证明了素数分布领域中一个具有里程碑意义的定理,并且一点瑕疵都没有。
于是张益唐的论文被接纳了,他也从一个学术圈外人,直接跻身世界重量级数学家的行列。
年4月17日,《数学年刊》正式刊登《素数间的有界距离》,张益唐一夜成名。这一年,他已经58岁了。
年,张益唐获得了罗克肖夫数学奖;同年8月,获邀请在国际数学家大会的闭幕式上做会前报告;9月,获得了麦克阿瑟奖;还得到了普林斯顿高等研究院作为访问学者的邀请,被直接聘为正教授。
各种奖项和荣誉接踵而来,但令人吃惊的是,在张益唐成名前,他不仅默默无闻,也许用“落魄”来形容更贴切。
02
自小就是数学天才,沦为潦倒“扫地僧”
张益唐于年出生在上海,母亲是政府机构的一名秘书,父亲是一名电子工程领域的大学教授。后来父母因为工作需要搬到北京,张益唐则继续留在上海和奶奶一起生活。
因为时代的原因,张益唐没有继续上学,但他从小就热爱数学,还是个小神童,9岁就自己琢磨出勾股定理的证明。经常阅读从书店买来的数学书籍。他尤其喜欢《十万个为什么》,一共有十册,但他只看了物理、化学、生物和数学的四册。
他13岁时被父母接到北京,15岁时母亲被下放到湖北省阳新县五七干校,他就跟母亲一起到那里去。但基本上都在劳作,在农场里种菜做农活,张益唐始终没有机会学习,没办法研究数学。
年的暑假,张益唐回到上海,他在书店里发现了复旦大学夏道行教授写的《π和e》。张益唐第一次知道π和e是无理数,但为什么π是无理数却没有给出证明。这激发了张益唐对数学的兴趣。
当时的人们普遍认为“数学对阶级斗争无用”,于是他只能偷偷看那些“无用”的书籍。回到北京后,他还当了几年的制锁工人。直到年,他的命运开始发生了改变。
高考恢复后,张益唐马上报名,但第一年他失利了,虽然成绩足够他上大学,但距离他的目标——北京大学,还有一段距离。于是他决定再战,终于在年成为了北大数学系的学生,这一年,他已经23岁了。
在北大的四年,张益唐打下了坚实的数学基础,他也成为了北大公认的数学才子。就连平日里谁也不服的同学王小东,都承认张益唐是唯一一个数学天分比他高的人。而在本科毕业后,张益唐继续留在北大读研,师从潘承彪。
时任北大校长的丁石孙,十分看重张益唐,极力推荐他去美国深造。于是张益唐带着一个箱子,一个挎包,一双木头筷子,还有一本《古文观止》,就出发到美国的普渡大学就读博士。
张益唐在普渡大学的导师是莫宗坚,他的研究方向之一是雅可比猜想,这和张益唐的研究方向一致。因此,在攻读博士学位期间,张益唐就在导师的研究成果之上,撰写自己的博士论文,而这篇论文竟直接证明了雅可比猜想。
可是,经过其他数学家的层层排查,却发现他在论文中采用的导师的观点是错误的,这不仅张益唐的博士论文功亏一篑,还使导师的心血毁于一旦,也让两人的师徒关系开始出现了微妙的变化。
读博最长要7年才能获得学位,据说因为博士论文的事,张益唐就在第七年才拿到博士学位。虽然博士学位还是成功到手了,但导师莫宗坚却拒绝为其写推荐信。要知道,想留在美国继续学习或工作,导师的推荐信十分重要。
没有拿到推荐信,博士论文也没有成功发表,意味着张益唐毕业即失业。丁石孙校长得知情况后力邀张益唐回北大任教,但张益唐拒绝了。也许是因为不甘心,又或许是不想失去最后一点可以在数学界立足的机会,他拒绝了丁校长的好意,不愿意离开美国回到中国。
不能获得教职,甚至连申请博士后工作岗位的资格也没有,为了生活,张益唐在美国四处漂泊打零工。有朋友得知他的困境,还邀请他到自己的快餐店帮忙,张益唐这才算有了稳定的收入。
在餐厅打工,张益唐不仅是收银和会计,还做过外卖员,甚至是洗碗工。收入虽然稳定但不多,张益唐连房子也租不起,只能住在朋友餐厅的地下室里。
虽然日子难熬,他还是熬了七年,在这七年里,他依旧没有放弃对数学的探索。终于在年,张益唐再次迎来人生的转机。
03
我没有看到梅花鹿,却跨过了那根头发丝
当时他有一个在英特尔公司工作的北大校友唐朴祁,工作中遇到了网络设计上的难题。唐朴祁去找张益唐帮忙,而张益唐只用了七天就解决了这个难题,两人后来还为此申请了专利。
唐朴祁惊讶地发现,张益唐还是非常有才能,非常有实力,还是当年那个才华洋溢的北大才子。于是他找到了另一个校友葛力明帮忙,葛力明当时在新罕布什尔大学做副教授,因此他为张益唐在大学里谋了个临时讲师的职位。
临时讲师,工资一课一结,编制外,但张益唐也十分欢喜。毕竟比起在快餐店打工,当一名讲师要好多了。而且在学校里,有各种资源供自己利用做研究,张益唐更是感到满足。他在新罕布什尔大学当讲师当了十四年,把所有的热情都投到数学上,在学生的眼中,他就是一名优秀的数学老师。
和研究生涯一样,张益唐也是花了很多年,才遇到自己的命中注定。年,张益唐到纽约看望朋友,在一家餐厅吃饭时,他遇见了让他一见钟情的女服务生。三年后,这个女服务生成了他的妻子。
妻子是他在收到《数学年刊》的稿件通过的消息后,唯一通知的人。张益唐当时没有告诉任何亲朋好友,除了妻子,他给妻子打了个电话,说:“你最近留意一下电视和报纸,也许会看到我的名字。”而妻子却不以为意,还说他是不是喝多了在胡说。
其实在年左右,张益唐就觉得自己可以在孪生素数猜想上有所突破,因为他已经思考这个问题很多年了。年和年都有不少数学家想要解决这个难题,但总是差一点。张益唐认为,“这一点”,就是解决问题的最后一步,也是最艰难的一步,但又像是只要跨过一根头发丝的那样微妙的距离。
张益唐一直有一种直觉,一种他可以成功的直觉。
年7月,他到科罗拉多的一位朋友家度假,朋友家后院有两棵树,夏天常有梅花鹿在树下乘凉。美国国庆节的前一天下午,张益唐到后院想要等待梅花鹿,他不停地踱步,来来回回地在院子里走着。
突然间,他就想通了孪生素数猜想的证明。当时的他依旧没有告诉任何人,他没有等到梅花鹿,却跨过了那根头发丝的距离,他偷偷写成了论文投稿到《数学年刊》。
04
低调却有“野心”,成就不会就此止步
前半生再怎么潦倒,张益唐处之泰然,不改其志。即便现在已经功成名就,张益唐始终保持淡定和低调。这是他喜静的性格,也是他成功的重要因素,宠辱不惊。
这更是学术界所需要的一种力量,目前科研环境太过浮躁,科研人员们应该要向张益唐学习,如何淡泊静心。
虽然低调,但张益唐也是一个很有野心的人,他为孪生素数猜想提供了证明方法,但目前仍有万差值的有限间隔。
不少数学家争着找到更小的数。著名华人数学家、加州大学洛杉矶分校教授陶哲轩,发起了一个叫做“博学者8”的项目,希望数学家们能联合起来,一起来找到更小的数。目前,他们已经把这个有限间隔缩小到。
可是,张益唐却没有兴趣加入到这项工作中,因为他觉得这已经变成了技术上的问题,是一种脑力劳动,他不屑于做这样的事情。
他现在最想做的,可能是要去证明数学界仍未解决的另一个猜想吧,再去创造另一个数学神话。
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撰文:花喷喷制作:吃硬盘吧、发达蚊
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