核心猜想 | 陳秀雄團隊的基礎科研:掘進在人跡罕至的地方

2020-11-12 天目潮客

作者 | 杭州日報首席評論員 徐迅雷

數學,定義了他們的人生。對於一個潛心學術的人來說,發現一個新領域、出現一個新成果,是如此激動人心。

不承想,我國數學家成功證明微分幾何學兩大核心猜想的新聞,也會刷屏,激動了無數國人的心。

2020年11月8日,人民日報新媒體轉發新華社電訊:中國科學技術大學教授陳秀雄、王兵,在微分幾何學領域取得重大突破,成功證明了「哈密爾頓—田」和「偏零階估計」這兩個國際數學界20多年懸而未決的核心猜想。

日前,國際頂級數學期刊《微分幾何學雜誌》發表了這一成果,論文篇幅超過120頁,從寫作到發表歷時11年。

菲爾茲獎獲得者西蒙·唐納森稱讚說,這是「幾何領域近年來的重大突破」。而網友說:「不明覺厲!」

陳秀雄教授恰是本文作者徐迅雷高中時的同學,他們都是在1982年從浙江青田中學畢業考上大學的,那是最後一屆2年制高中。

他們是好友,深夜徐迅雷連線在美國的陳秀雄和他夫人陶冬青,近一個小時的越洋電話,真讓人感佩。

陳秀雄說:「這個成果是2014年做出來的,背後的故事可以拍電影。當然是嘔心瀝血之作,幾經磨難,幾度絕望……」論文篇幅極為浩繁,從投稿到如今正式發表,就經歷了6年多時間。

它太頂尖了,這世界上看得懂的人大約也沒幾個,審稿人也需要足夠多的時間去弄明白其中的新概念、新方法。

「鑽研數學——這是一種需要全部靈活性和無比刻苦耐勞的智力體操。」美國數學家、控制論創始人維納如是有雲。

艱苦的研究,最需要具備一種執著的「渡河」精神,不辭辛苦,義無反顧,不怕墮河,不懼犧牲。漢樂府《箜篌引》所唱的是:「公無渡河,公竟渡河!墮河而死,其奈公何!」叫你不要涉水渡河啊,你卻一定要涉水渡河!沒有渡過卻掉河裡淹死了,拿你怎麼辦呢!但陳秀雄和王兵闖過去了,成功「渡河」。

在介紹這項成就時,王兵形象地說:「就像在寫一篇小說,不同之處在於,靠的是邏輯推導而不是故事情節推動。」

在科學中,一般而言,真理不是絕對的,它是一個不斷改進的近似序列;但具體在數學上,真理是絕對的,因為數學是一種邏輯。

邏輯是不可戰勝的,因為要反對邏輯還得使用邏輯;邏輯是可以推導的,也是可以等待、可以追求的,因為它是永恆的。

陳秀雄是從浙江走出去的世界頂尖數學家。當年他以全市第一名的成績被中國科技大學數學系錄取,1987年就讀中國科學院研究生院,1989年赴美在賓夕法尼亞大學攻讀博士,是著名數學家尤金·卡拉比教授的最後一位博士生。

之後,他在史丹福大學讀博士後,在普林斯頓大學、威斯康星大學麥迪遜分校等校任教。2010年至今任紐約州立大學石溪分校教授,被紐約州立大學授予最高學術頭銜——首席教授。

他亦是中國科技大學「吳文俊講席教授」、長江講座教授、中科大幾何與物理研究中心創始主任、上海科技大學數學科學研究所創始所長。

陳秀雄主要的研究領域是微分幾何學。微分幾何學起源於17世紀,主要用微積分方法研究空間的幾何性質,對物理學、天文學、工程學等產生巨大推動作用。

蘇步青是我國微分幾何學派創始人,首位華人菲爾茲獎得主丘成桐解決了微分幾何的許多重大難題,證明了著名的「卡拉比猜想」。

陳秀雄在微分幾何學領域不斷探索掘進,先後獲得多項世界級數學獎。他帶領弟子孫崧,和英國數學家唐納森合作,證明了「丘成桐猜想」,由此共同獲得維布倫獎;他還獲得了西蒙斯學者獎,入選了美國數學學會會士。

徒弟王兵,來自安徽巢湖一中,1998年至2003年在中科大少年班學院學習;後赴美求學,是陳秀雄的首位博士生。在導師引領下,他被數學的優美所傾倒,沉浸在數學難題的艱難研究中。師徒之間,相互信任、相互合作。師娘陶冬青是陶淵明後人,識見過人,大方豪爽,她像母親一樣給予獨自赴美的王兵生活和精神上無微不至的關愛。王兵由此能夠一心一意集中精力於攀登數學高峰,孜孜矻矻,篳路藍縷,以啟山林。

陳秀雄與弟子王兵。 陶冬青攝

英國史學家吉朋說:「數學以其獨特的特性而著稱,那就是它總是隨著時間的進程而發展進步,絕不可能後退。」

在取得諸多研究突破之後,王兵與妻子經濟學教授王瀟一起,於2018年攜手回國,雙雙出任中國科學技術大學教授。該校當年是為「兩彈一星」事業而創建的。陳秀雄也有很多時間回國,回母校以及上海科技大學教學,不斷培養弟子。

陳秀雄和徐迅雷一樣,都是農家子弟出身,他的老家在青田縣山口鎮,是石雕之鄉中的石雕之鄉。母親河甌江(舊稱慎江)從身邊靜靜地流淌,溫潤而美好。

陳秀雄曾有《回鄉》詩句:「雨季孤身別慎江,轉頭已是鬢如霜。」徐遲在《哥德巴赫猜想》中寫生於1933年的陳景潤的童年,「當他降生到這個現實人間時,他的家庭和社會生活並沒有對他呈現出玫瑰花朵一般的豔麗色彩」。

事實上,他們境況也差不多,陳秀雄家和徐迅雷家都是五個兄弟姐妹嗷嗷待哺,他回憶:「那時候大家都窮,我們家也很困難,主食是番薯絲飯,記憶中經常吃不飽。」然而,要通過讀書「讀出頭」的執念,總是頑強地冒出來,推著我們不斷地往前走。

徐迅雷說,「我文科好一點,可我的數學真是很差的,說明智商餘額嚴重不足。」除了「不管三七二十一」這道乘法算術題一定會算對之外,其他就不能保證了,「1+1=3」也會算出來。

讀初中時,徐迅雷被選拔參加全縣語文競賽和數學競賽,就是步行十多公裡到陳秀雄所在的山口鎮上參加競賽的;徐迅雷語文競賽成績在全縣名列前茅,數學竟然得了0分;陳秀雄同時參賽,他的數學當然得了滿分,全縣第一。

徐迅雷說,「我曾經高中差點畢業不了,就因數學考不及格,後來補考降低了難度,算是勉強考及格了,才拿到了高中畢業的文憑。讀高中時,陳秀雄曾拿著一本有關數學的小冊子,興奮異常地向我們這些同學介紹他發現了其中的數字規律,聽得我們一愣一愣的,那情景我永遠不會忘。」

陳秀雄的成長,得益於遇到好老師。他的數學啟蒙老師是青田中學的熊松仙老師,熊老師上世紀五十年代畢業於杭大數學系——那時正是世界上幾何學與拓撲學最輝煌的時代。

熊老師當年也是徐迅雷的數學老師,但對徐的數學不要太絕望。啟蒙老師的「啟蒙」,很重要的是引發興趣,尤其是引發有天賦者的興趣。

如今,陳秀雄說:「興趣,是能夠一直堅持做下去的內驅力;要像保護自己眼睛一樣保護自己的興趣。」

2014年,熊老師在83歲上辭世。熊老師女婿葉燕鈞說:「陳秀雄人品好,嶽父去世時他剛好在國內,除親臨致哀、親撰唁聯外,還寫了專文懷念。」

到美國留學時,陳秀雄的授業恩師是尤金·卡拉比教授——一位數學界的傳奇天才,他是仙風道骨的謙謙君子。「我1990年拜入先生門下,從此以後幾乎每日四五個小時,先生手把手教我數學。」陳秀雄說,「先生對我無比忍耐,聽不懂他就再講一遍,再講一遍。同樣的問題,講第幾遍他也是一如既往興奮,就像是第一次講。」

卡拉比告訴過陳秀雄:不是你記住的東西就不是你的;如果你不能在腦海中重複整個論證過程,那麼它就沒有成為你的一部分。

在成為教授、博導之後,陳秀雄悉心育人,培養了一批優秀的數學博士,王兵與孫崧都是佼佼者。

孫崧來自安徽懷寧中學,也是中科大少年班畢業,2006年19歲時赴美讀博;陳秀雄說:「我們是給他們師兄弟提供一個溫暖的家庭,都是孤身在外,就像我們自己的孩子。」

孫崧先後獲得斯隆研究獎、維布倫獎、科學突破獎·新視野數學獎,現在加州大學伯克利分校任教。

陳秀雄與弟子孫崧。陶冬青攝

對於科研,陳秀雄說需要「不屈的意志,宗教式的信仰」,需要「漫漫長夜中留駐光明,無邊的折磨中保有人性的溫暖」。他帶給弟子們最好的學術環境,與他們一起思考、一起切磋,一次次碰撞出璀璨的火花。科研無疑是極其辛苦的,勞心又勞力,不怕已知的「有形的累」,最怕未知的「無形的累」,可不能有「雙重的累」,而自由的環境無疑是最不累人的。

自然科學的皇后就是數學。「最優秀的人學習數學。」數學是人類大腦進化和智力發展進程的反映;數學不靠實驗,不是實驗室裡做出來的,它是人類大腦的智慧比拼。

數學世界實在太宏闊,無論是已知的還是未知的。研究世界上最頂尖的數學難題,需要天賦,更需要忘我的投入,所以註定是無比孤獨的。

陳秀雄常常說自己是熱愛數學的「老頑童」,他帶領的研究團隊,堅韌掘進在人跡罕至的地方,從事最基礎的數學研究;不為名利,純粹為了興趣,為了研究,為了貢獻。也只有在那人跡罕至的地方,風景才是如此精彩,如此獨一無二。

「哪裡有數,哪裡就有美。」希臘哲人、數學家普羅克洛斯說得華彩非常:「數學就是這樣一種東西:她提醒你有無形的靈魂,她賦予她所發現的真理以生命;她喚起心神,澄淨智慧;她給我們的內心思想添輝;她滌盡我們有生以來的蒙昧與無知。」

數學之美,高山仰止;追求不渝,景行行止。一個國家的科學發展、科技進步,一定是「千裡之行,始於足下」——而這個「足下」,就是基礎研究、原創科研。

數學是自然科學之基礎,有了良好的基礎才有可能如虎添翼。數學這樣的基礎研究,最具魅力之處,就在於它是不可預測的,誰一旦把天窗打開,那一定是無邊美麗的風景。

陳秀雄跟徐迅雷說:「在被輕視侮辱時保持平靜,在榮譽加身時靈臺清明。」想起不久前,一則「曲阜師範大學數學專業排名中國第一」的消息,引發軒然大波。「論文相互引用」拉升評分,自娛自樂自我開心,然則有多少世界級的數學難題被解決了?那虛妄的「榮譽」,帶給世界的只是笑話,笑過了其實什麼都沒了。而真正的數學家對世界難題的真正破解,才會永葆芳華。

美國數學家莫裡斯·克萊因在名著《古今數學思想》一書中說得好:「數學的每一分支,打上了它的奠基者的烙印,而傑出的人物,在確定數學的進程上,起決定性作用。」

陳秀雄不僅是熱愛數學的「老頑童」,也是熱愛羽毛球的「老頑童」,他羽毛球打得可好了——他來杭州,唯有這時我們可以「一起上場」了!

編輯:高山

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