前言:
朋友说我,忙的没时间做饭,还写什么东西。于是我咬咬牙,让女儿吃了几顿方便面,硬是写了这个短文。当然冲的是老郭的面子。再说女儿总说我做的饭还不如方便面,也不算委屈她。
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孪生素数猜想和张益唐
最近有几位朋友找我了解华入数学家张益唐的事情。张益唐是北大数学系毕业生,我们不是同一届,认识但不熟悉。最近《自然》杂志宣布他对孪生素数猜想的研究取得了重大进展,引起大家对他的关注。而在此之前,他完全默默无闻,在美国混得实在勉强,只是凭着对数学的专注,埋头钻研,所以很多人把他与陈景润相比,朋友也就关心他的研究成果的价值,希望我能作一简单的介绍。
他的研究领域属于古老又不太热门的解析数论(与华罗庚,陈景润相似),所谓素数就是不能再分解的数目,如5, 11,13 等,但是 6=2x3, 15=3x5 就不是素数,事实上偶数(除了2以外)都不是素数。 孪生素数是指中间只隔开一个偶数的两个素数(就像是双胞胎), 比如3和5(中间只隔4),11和13(中间只隔12), 17和19(中间只隔18),但23就没有双胞胎素数(21=3x7和25=5x5都不是素数)。数学家多年来找到了很多双胞胎,也一直猜测这样的孪生素数有无限多(在数学上“很多”与“无限多”是截然不同的概念),但一直无法证明。(我觉得孪生素数这个名字不如“夫妻素数”,因为它们并不是一样大小的双胞胎,而是像夫妻那样永随左右,不弃不离)。
张益唐并没有证明“孪生素数”猜想,他的结果我们可以称之为“兄弟素数”,即它们之间最多可相隔七千万个数(听起来大了点,但对数学家而言,这与3个的差别不算大,困难的是把差别缩小到一个)。他证明了这样的“兄弟素数”有无限对。或许是这个世界上好夫妻并没有那么多,但数学家们却坚信“夫妻素数”有无限多,仍在不断努力中。
另一个问题就是这个“兄弟素数”的水平到底有多高。大家都问与陈景润相比如何如何。我曾在中科院数学所读研究生,华罗庚,陈景润(还有杨乐,张广厚)等的故事熟得不能再熟了。国人对数学真诚的热爱,也对中国的数学,特别是老一辈的数学家们有很高的期望。但实际情况恐怕与大家想象的有些差距。老数学家们特别勤奋,努力,也很聪明,但他们所处的环境使得他们的视野不够开阔,研究领域偏颇,狭窄,开拓性成果很少,更缺少大师级作品。以陈景润为例,他的1+2成果,被国际数学家大会邀请作45分钟的报告。而国际数学家大会的报告有几类,最好的是一小时的报告。我不是学解析数论的(我的专业是代数拓扑),以我的判断,张益唐的水准应该是一小时的报告。
为了谨慎起见,我找了我数学所的同学张寿武作了解。张寿武学的是代数数论,他的工作与轰动世界的费马大定理有联系。费马大定理是人类有史以来最了不起的几个数学证明,由Princeton的Andrew Wiles带头,集全世界数学界精英而完成(Andrew Wiles是放大版的张益唐,在费马大定理证明之前没什么人知道他,很幸运的是Princeton养了他七年)。张寿武现在是Princeton的教授。他对我的第一句话就是:你老兄应该为你的北大同学感到骄傲。他认为这是我们年轻一代数学家中最好的成果,下个月他请张益唐去作报告。顺便说一句,改革开放后的新一代数学家确有青出于蓝的姿势。光北大的就有田刚(81级硕士,同在张恭庆门下,算是我师兄),他曾获美国数学会韦伯伦几何学奖,作45分钟的报告; 还有本科81级的刘军(我芝加哥大学的桥牌搭档),获统计学最高奖—COPSS Presidents' Award。北大同班女同学邬似珏获美国数学会Ruth Lyttle Satter奖(她在出名前情况比张益唐只稍好一点),还有刚当选SIAM Fellow的同学金石(金石曾在Georgia Tech多年)。当然还有,2010年山东大学的彭实戈被国际数学家大会邀请作一小时的报告。
张寿武也证实了张益唐的数学证明是正确的。因为《自然》杂志并不是权威的数学杂志,重大成果一般都会在《数学年刊》(Annals of Mathematics)或美国数学学会的会刊发表。张益唐的工作在《数学年刊》发表。稍微遗憾的是,他的工作是集别人工作的大成而出色的”临门一脚“,他还没创出一套自己独特的理论与方法,所以与大师如陈省身等比较,还有相当差距。再有一点,数学没有诺贝尔奖,只有国际数学大会的大奖-菲尔兹奖(Fields Medal),但要4年才颁一次,奖金更不要提了,才几千美元。最要命的是只奖给40岁以下的人(所以我过四十就决定不做数学了)。当数学家就是清贫。张益唐只能争取其他奖了。
但清贫的数学家并不痛苦,而真正的成功是不需要靠奖金来肯定的。与通常看法不一样的是,数学研究实际上有很大的“回报”。数学很像武林,所以华人数学家大都喜欢金庸小说,曾至大数学家们谈话时常有”江湖切口“。武林高手练武不是为打斗,是为了向自身挑战,所以到达武林最高水平时,要”求败“。数学家们之所以痴迷于数学,不见得是为解决什么猜想,而是被数学中的美感所吸引。在这个世界上没有一种美能与数学中的美相比较,它是一种超越大自然的美,很难形容,因为需要太多的努力和学习才能领会到,绝大多数人没有享受它的福分。但这是一种真真切切的感觉,历尽千辛万苦,用尽一切技能,才能穿过迷雾,拨云见日,到达的一个境界。不是你征服数学,而是你被征服,所以你所学的,所用的,和所创的一切都太渺小。简而言之,数学是一个工具,它带你到了一个完美的境地,在那里,数学,物理,宇宙,甚至道教,佛教等都达到了和谐。数学之美,就是大自然的和谐之美,或者说它就是大自然,因为它是永恒的,能跨越宇宙的。举例来说,当人类遇到外星人时,如何沟通?那时语言,手势,音乐,图案恐都不行甚至会产生误解,但数学就可以-甚至只要用0与1就办得到(为什么?0与1可以造出电脑,可以造出数字世界)。张益唐和数学家们早就在追寻的过程中得到了巨大的收获。
尽管如此,数学家们是孤独,所谓曲高和寡,甚至有高处不胜寒之感。我毕业时,论文发在美国数学学会的会刊上,不过我导师说,全世界愿意读又能读懂它的,不超过30人,要感谢每一个愿意读它的人。上个月,居然GE有一个某部門的头头要拜读我的论文,赶紧找出来寄去,并预祝他能成为第三十一人。结果当然是再无回音。这也没关系,五百年后兴许第三十一人就会出现了,说不定还有第三十二人呢,有点耐心就行。对数学家而言,七干万年与三年差不多(都叫n年)。
北大的校长和北大的精神
说到张益唐,就想到他北大的导师,曾担任过校长的丁石孙。丁氏在我们入学时是我们的基础课老师,记得好像是系里党支部书记什么的,大家都很喜欢他,都叫他老丁。张益唐大学成绩不错,所以老丁曾邀请过他回北大,但没有成。老丁虽然没有什么大的建树,但有两件事挺有印象,一是他去加州Berkeley访问了几年,回来说我们跟世界差距大很,他跟研究生一起上了一年课,学了一门“椭圆曲线的算术”(这就是后来用来证明费马大定理的主要工具);再就是89年老丁做了北大校长该做的事,就是到当局保释学生。老丁算是个踏踏实实,谨守本分的校长。
说到这里,想到了另一位刚下台的周其凤校长。周校长别的本事不大清楚,但做“诗”,这在北大历届校长中可谓独特。读了学化学的周校长做的诗,真是感到全身上顿时起了。。。。。。哎,原来是过敏。建议北大今后对学理科的写的诗要严格把关,否则后果比学文科的去造原子弹还要严重(后者至少不会爆炸,不出人命)。周校长的下台,终于让人紧绷着的心放松了。
其实北大校长会不会写诗不要紧,要紧的是能不能保持北大的传统和精神。什么是北大精神?有人提五四。其实有革命倾向的五四运动并不能完全代表北大精神。真正的北大精神孕育了包括新文化运动,五四运动,共产党等近代一系列重大历史事件。它可以简单用四个字来表示:自由,包容。懂了北大精神,校长就很好当了:只要把这四个字变通为纵容,包庇就行。纵容学术与思想的自由,当学生,老师闯了“祸”时,像包庇孩子一样包庇他们。
前几天看到的一则新闻,让人感到北大自由,开放的精神尚在。据说这些年来,有4-5百名北大的保安考上了大学,有人为此还专门要去北大当保安,因为他们可以象普通学生一样在北大听课。这让人想起一个金庸小说里的故事,少林寺有个烧火工偷学了少林武功,后来在西域创出名头。谁能保证这5百保安里不出一,二个张益唐呢?
事实上这样的传奇早在北大上演过。曾经有个学生考不上北大(据说数学不及格?),只好靠他岳父在北大给他弄了个图书馆管理员。这位图书馆里员可是个有心之人,居然把北大各派熔炼成一独门武功,后来称霸武林,干下了轰动世界的大事。只是他一直对北大有些纠结(就象那个少林烧火工),后来把老师们都送去当饲养员养牛了。
北大学生里藏龙卧虎者就更多了。我毕业的时候,大家都考研,找单位,出国。想不到有一中文系的,报名去西藏扎根。北大号召毕业生向他学习。他一去就是二十几年。等到再听到他的消息时,已是成为习总之后,位列下一代领导人之首了。记得他叫胡春华。
这几年有人说,某某大学已在赶超北大,朝世界一流大学迈进,北大比不过人家了。我觉得,有了跟人比较心态的北大是堕落了。比什么?比考试?我们班毕业时一共就两人考试没挂过红(鄙人算一个),但那些出大成果者大多考过不及格(包括那个图书管理员),会考试就是世界一流?不比考试,比做官么?北大的老校长蔡元培早就定下不作官的目标。其实,这些都可以比,但也没必要比,与别人不同才是北大应该追求的。北大人中,既有大智大慧者,亦有大奸大恶者,更不缺桀骜不驯者,因为北大培养学生的标准很简单:有独立人格的知识分子。
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