專訪惲之瑋,曾證明高階Gan-Gross-Prasad猜想

2020-08-29 DeepTech深科技

「每次得獎,我的第一反應都是能不能拒絕領獎。」

麻省理工學院(MIT)數學系教授、當代數學家惲之瑋告訴DeepTech,數學家從事研究,就像很多人堅持每天跑步一樣,並非為了跑馬拉松得名次,而是一種習慣和生活方式。

但是他又說,一想到如果拒絕領獎就要得罪一些人,也就「從來沒有勇氣真正拒絕」。對此,他自我反省稱:「這是我境界還不夠,了則未了。」

安安靜靜做研究,是這位來自江蘇常州的數學家的唯一嗜好,對於DeepTech的在線語音交流請求,惲之瑋一開始是拒絕的。直到用郵件溝通,才發現他在文字表達上更加遊刃有餘,這或許是數學家獨特的交流方式之一。

他最近再次獲得學術界關注,是因獲得2020年西蒙斯學者獎(Simons Investigators),儘管獲獎一事早已在各大科技媒體刷屏,但他本人對相關報導並未關注。對於獲獎,惲之瑋很低調,他告訴DeepTech:「這次獲得的是一筆研究基金,並不是獎項。」

西蒙斯學者獎由西蒙斯基金會設立,獲獎人選來自美國、加拿大、英國和愛爾蘭的科研機構提名的候選人之間。獎項旨在獎勵數學、物理、天體物理和計算機科學領域的傑出研究者。每位西蒙斯學者可獲得一定額度的獎金,並用於科學研究。

此前,他於2017年因聯合發現、並證明出函數域中的高階Gross-Zagier猜想而廣為人知。早在2012年,30歲的惲之瑋曾因在「表示論、代數幾何和數論等方向諸多基本性的貢獻」獲得SASTRA拉馬努金獎。

證明高階Gross-Zagier公式

2017年,他與同樣畢業於北大數院的張偉,發現並證明了函數域中的高階Gross-Zagier公式,這一研究被譽為「過去30年來重要的數論領域中最令人激動的突破之一」。

據悉,他們分別從表示論和數論這兩大方向,將格羅斯-乍基亞公式(Gross-Zagier theorem)擴展到了高階導數。這項工作成為了該領域三十年來的一個重要進展。

憑藉該研究,惲之瑋和張偉在同年獲得「科學突破獎」的「新視野獎「,而這也是首次有華人數學家摘得該獎項。

這次頒獎典禮十分豪華,不僅有紅毯秀,還請來歐陽娜娜和章澤天兩位名人助陣。但和這樣「高大上」的場合形成反差的是,在場有記者想採訪惲之瑋,卻發現他竟然沒有微信,也不用智慧型手機。為證明沒有「撒謊」,他還特意從口袋掏出一款諾基亞直板手機。

對於不用智慧型手機,他的解釋是:「手機會讓我們分心,它嚴重影響了我們的思考,尤其是對於事業處在上升期的人來說,手機還會影響他們的思維方式。」

圖 | 惲之瑋在上述獎項頒獎現場,左一為惲之瑋

值得注意的是,科學突破獎還有著「科學界奧斯卡」之稱,騰訊馬化騰、谷歌創始人之一謝爾蓋·布林和Facebook創始人馬克·扎克伯格等均對該獎項有所捐贈。

談及這項成果於普通老百姓的影響。惲之瑋表示,純數學的研究對日常生活沒有直接影響,也不是以應用為目的。大多數人看數學有兩種角度,一種是糾結於數學有沒有用,另一種認為數學是一種智力的競賽,糾結於中國何時能在數學上成為世界第一。

他認為,這兩種角度都有局限性。對惲之瑋來說,數學就像美術一樣是一種精神追求,數學也是他個人終極目的,不是為其他目的服務的。如果非要說為什麼服務,就是為他的精神世界服務。當然,和跑步不同的是,數學研究不能每天重複同樣的事情,只有發現新的現象、證明新的定理才有意義。

他被引用最多的論文,是以共同第一作者發表在美國數學學會(AMS)的《關於Kac-Moody群的Koszul對偶》(On Koszul duality for Kac-Moody groups)。

數學家需要長時間集中思考的工作環境

2020年7月,一家網際網路巨頭公司舉辦全球數學競賽。惲之瑋所在的麻省理工學院(下稱MIT)也有參賽同學獲獎。雖然自己是數學競賽的受益者,但惲之瑋坦言他「並不喜歡把數學搞成熱熱鬧鬧的競賽,也不想把數學和民族榮譽聯繫起來」。

他還說:「和其他行業一樣,適合做數學的人應該有個大概比例,不多不少,同時也能做到不拘一格降人才。因此,沒有必要讓百分之八十的人都對數學感興趣。在中國和美國的大城市,中小學生可以接觸到非常豐富的數學教育資源,我想真正有數學天賦的孩子應該不會被埋沒。

他認為更重要的是,讓對數學有興趣的學生,持續保持這種興趣,並鼓勵他們以數學研究為職業,而不是讓生活的壓力、外界的看法迫使他們改行做自己不喜歡的事情。

他告訴DeepTech,數學研究人員要想獲得長足發展,需要三樣東西:一份穩定的教職、一個中等的生活水平、和一個長時間集中思考的工作環境。

但無論如何,惲之瑋曾斬獲國際數學奧林匹克競賽(IMO)滿分、並保送北大數院的成績,至今仍為數學界津津樂道。同為北大數院校友、同樣參加過IMO的第二屆阿里巴巴全球數學競賽金獎得主鄭凡,簡單粗暴地形容IMO滿分的難度:「我沒拿IMO滿分,可見難度真的很大。」

鄭凡回憶稱:「IMO一共6道題,每題7分,滿分42分,每天考3題,我當時拿了35分。傳統上每天最後一題特別難,全世界大概就幾個人能做對,當年全球就4位滿分選手。所以,惲之瑋真的很厲害。」

對於IMO得滿分,惲之瑋本人看得更平淡些,他說:「現在看來,奧賽裡的內容不過是數學的冰山一角,而在進入大學後,我們開始接觸更多數學裡更為深入的知識,並逐漸認清它的全貌,而那些內容要遠比只在水面上方顯露出來的那一角有趣得多。」

對於學術成果,他曾在老家電視臺的採訪中表示:「我們在前人的基礎上,往前推進了一點,看到了一些新的東西,提出一些新的可以研究的方向,我們覺得沿著這個下去,還有很多新的現象可以發現,有很多新的定理等著我們去證明。」

和華羅庚是老鄉,如今主要研究「表示論」

比爾·蓋茨說:「在你感興趣的地方,藏著你人生的秘密。」

惲之瑋和已故的中國現代數學家華羅庚是老鄉,但據他回憶,自己早先對數學並不感冒,讀小學一、二年級時,還常常將數學作業跳過不寫。

他對數學的態度轉變發生在三年級,有一次數學老師在黑板上留下了一道難題,而他竟然做出來了。

隨後老師給他出更多難題,數學題「越做越難」「越做越上癮」,也成為幼時惲之瑋的良性循環。他曾表示:「當時,可以說是那種『能解決別人解決不了的問題』的感覺讓我逐漸迷上了數學。」

他的高中老師——江蘇省常州市高級中學教師任小慶曾回憶稱,每兩個禮拜到一個月,數學老師給他幾道題目,他能在一周到一月內解出來。除了上課,他的剩餘時間都深陷在數學題中。

北京大學在一篇文章中,曾這樣形容惲之瑋的大學生活:「本科生期間,數學專業課19門100分,7門99分,其中不乏大一時便已修過的高級課程;大一學完抽象代數,大四讀完哈茨霍恩的《代數幾何》,看理論書籍感覺就像閱讀小說;每天研究10小時以上的數學而不覺疲倦……」

到惲之瑋快結束讀博時,他為畢業論文找到了一個真正感興趣的領域,直至今天他仍然活躍於該領域。

他最終定下的論文研究課題為「表示論」,該領域為數學研究中的一個分支,專門研究如何用術語、來描述抽象的代數結構。

表示論,在由加拿大數學家羅伯特·朗蘭茲(Robert Langlands)所提出的「朗蘭茲綱領」構想中發揮著關鍵作用,主要內容為將代數理論中的伽羅瓦群、分析中的自守形式和表示論聯繫起來。

2009年,惲之瑋從普林斯頓大學博士畢業, 2012年開始任教於史丹福大學數學系。2016年,惲之瑋又來到耶魯大學擔任教授。

2018年1月,在獲得科學突破獎不久之後,惲之瑋來到MIT數學系擔任教授。妻子俞敏嵐則去了同在馬塞諸塞州的哈佛大學擔任計算機學教授,兩位教授伉儷終於結束兩地分居。此前,俞敏嵐在美國另一所高校任職,為探望妻子,惲之瑋積累了厚厚一沓機票。

而現在他表示:「我的兒子現在正在上幼兒園,但他最近在睡前已經在嘗試做小學一年級的數學題了。」

有一次,惲之瑋的兒子還驕傲地問他:「爸爸,如果我讀完了小學數學課程書籍的第五本,能離你更近嗎?」

他覺得兒子已經領先同齡時的自己,因此他說,「對於這一點我很欣慰,也很高興能看到他喜歡並渴望學習數學,但無論怎樣,我都希望他能在以後的人生中追尋他的興趣所在。」

儘管身在海外,本身也是老師的惲之瑋,會在暑假回國時,憑藉和老家老師的交往,間接地影響更多學生。

2017年暑假,惲之瑋分別回到兩所母校——北京大學和江蘇常州高中。

在北大數院,他和其他院友參加了北大數學經驗交流會,與學弟學妹們探討數學研究,並分享成長心得與經驗。

回到常州後,他和母校校長江蘇省常州市高級中學史品南見面並表示,在他的成長過程中,失敗是一種常態,成功是一種偶然。但他覺得不斷探索、不斷嘗試是最重要的。

「清六家之一」惲南田的直系後代

很多人會認為,惲之瑋的姓氏「惲」有點生僻。但尚未廣為人知的是,他是明末清初著名書畫家、常州畫派的開山祖師、後來成為清六家之一的惲南田直系後代,同時惲之瑋還是清朝貴陽知府惲鴻儀的五世孫。

對於這樣的家世背景,惲之瑋說:「我了解一些惲南田的生平事跡,看了他很多字畫(當然大多是印刷品),讀了他的一些畫論、詩文。他是我心目中逸士的化身,用畫畫在亂世中修煉得內心的平靜,我則希望通過思考數學向這個境界努力。

因為生於這樣的書香門第,惲之瑋從幼兒園開始,就在祖父的影響下學習國畫和書法。上小學之後,則跟著少年宮的老師學習書畫。

祖父帶給他的影響綿延深遠,他說:「祖父是個老派文人,酷愛讀書,我父母也都喜歡讀書。我還記得小學時偶然發現家裡一個平時從沒打開的壁櫥裡藏了整整一壁櫥的舊書時的興奮。在這樣的影響下,我也把讀書當成最大的消遣,周末經常就泡在書店裡。我也希望把詩書之家的門風傳下去,一方面給孩子們多買書,讓家裡入眼即是書,另一方面則更注重身教,孩子見我不是看書就是寫字,自然也就耳濡目染。」

他練習畫畫堅持到小學畢業,書法一直練到初中畢業。對書畫的喜愛和欣賞,已經成為他現在生活的一部分。他告訴DeepTech,書畫和數學看似沒有太多的相似性,但是練習書法可以給他的耐性和觀察力帶來很好的磨練,而這兩點對於數學研究至關重要。

耐心、觀察力和低調,造就了這位80後數學家。他不是前浪,也不是後浪,而是徜徉在無垠數學之海的拾貝者。

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    在西蒙斯學者獎的評語中,惲之瑋的核心工作是在表示論、代數幾何和數論的交叉領域,研究的成就主要在E_7和E_8的相關問題,以及L函數高階導數的幾何解釋。北大數學「黃金一代」2017年12月,35歲的惲之瑋和張偉因合作為L函數的泰勒展開的高階項提供了幾何解釋,而獲得的科學突破獎——數學新視野獎 (New Horizons in Mathematics Prize)。
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    他談論的是頗熟悉的兩位數學家,事實上同為北大校友的惲之瑋和張偉的最近工作。十幾年前,他們都是北大的本科生,因為對數學的共同愛好而相識。惲之瑋和張偉是2000級,許晨陽是1999級。
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    本年度共評選出15位西蒙斯學者,惲之瑋成為數學領域四位獲獎者之一。獲獎公告,圖片來自於西蒙斯基金會官網惲之瑋於2000年進入北京大學數學科學學院學習,本科畢業後赴普林斯頓大學留學,師從Robert MacPherson教授,2009年獲得博士學位,2018年起擔任麻省理工學院(MIT)數學系教授。惲之瑋主要從事表示論、數論和代數幾何尤其是朗蘭茲綱領的研究。
  • 華人數學家張益唐證明「弱孿生素數猜想」
    可以看到,只要將這個證明中的「最多有9個素數因子的數」改進到「最多有1個素數因子的數」,就可以證明孿生素數猜想了。1921年,英國數學家戈弗雷·哈代和約翰·李特爾伍德提出一個與波利尼亞克猜想類似的猜想,現在通常稱為「哈代-李特爾伍德猜想」或「強孿生素數猜想」(即孿生素數猜想的強化版)。這一猜想不僅提出孿生素數有無窮多對,而且還給出其漸近分布形式。
  • 【果殼網專訪】哈洛德•賀歐夫各特:徹底證明弱哥德巴赫猜想
    然而,至今也沒有人證明哥德巴赫猜想。不過,數學家們已經從 271 年前的出發點走的很遠了。從上面關於偶數的哥德巴赫猜想,又可以推出:任一大於 5 的奇數都可寫成三個素數之和。這被稱為「弱哥德巴赫猜想」。1923 年,英國數學家哈代與李特爾伍德證明,假設廣義黎曼猜想成立,弱哥德巴赫猜想對充分大的奇數是正確的。
  • abc猜想已證明?
    美國哥倫比亞大學數學家多利安·戈德費爾德(Dorian Goldfeld)說:「如果abc猜想得到證實,將一舉解決眾多著名的丟番圖問題,這其中就包括費馬大定理」。他還說道:「如果望月新一的證明是正確的話,這將是21世紀最令人震驚的數學成就之一。」與費馬定理相似,abc猜想中同樣涉及到a+b=c的關係式。
  • 哥德巴赫猜想的證明歷史
    .,1690.3.18~1764.11.20)是德國數學家;出生于格奧尼格斯別爾格(現名加裡寧城);曾在英國牛津大學學習;原學法學,由於在歐洲各國訪問期間結識了伯努利家族,所以對數學研究產生了興趣;曾擔任中學教師。1725年到俄國,同年被選為彼得堡科學院院士;1725年~1740年擔任彼得堡科學院會議秘書;1742年移居莫斯科,並在俄國外交部任職。
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    初中時期的惲之瑋更是了不得,三年間,他幾乎抓住了所有的數學競賽機會,共獲得了6個省級獎項和國家級數學一等獎。數學天賦優異再加上刻苦鑽研的勁頭,這讓惲之瑋一進入高中,便輕而易舉地獲得了進入國家數學奧林匹克中國國家集訓隊的資格。即便旁邊的學生多麼優秀多麼光芒萬丈也掩蓋不住惲之瑋的成就。
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    雷鋒網消息,數學歷史上最重要的未解決問題之一被解決了,英國退休數學家 Michael Atiyah 周一在德國海德堡 Laureate Forum 論壇的一次演講上宣布證明了黎曼猜想(RH)。Atiyah 用一篇簡潔的 5 頁論文闡述了證明的過程,核心在於一個新的函數 T(s),這是根據他的老師 J.A.Todd 的名字 取名的一個函數。
  • 英國數學家宣布證明黎曼猜想
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    阿蒂亞被譽為當代最偉大的數學家之一,他曾宣稱自己證明了黎曼猜想。英國皇家學會現任主席文基·拉瑪克裡希南(Venki Ramakrishnan)在訃告中說:「麥可·阿蒂亞爵士是一位偉大的數學家,他以在幾何和拓撲領域的貢獻而聞名。
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    Michael Francis Atiyah稱自己找到了黎曼猜想的證明方法黎曼猜想一旦被證明,數學界將於「一夜間」新增1000多條定理黎曼猜想被認為是數學史上最偉大的猜想,由德國著名數學家波恩哈德·黎曼在1859年提出。
  • 黎曼猜想或未被完全證明
    來源:金融界網站在海德堡論壇上,阿蒂亞爵士提出了對黎曼猜想證明方法的一個簡單思路。關於證明黎曼猜想的具體細節方面,阿蒂亞爵士並未做出證明的全部工作,其思路基於一個物理上未被完全證明的常數,而更多是就自己未盡的事業向數學界的後輩們提出了四點建議。介於這篇文章目前還未經過同行審議,一些學者對他的推演過程存疑,同樣,也有學者對此次黎曼猜想的證明過程質疑。