中國數學家破解龐加萊猜想 得到國際承認仍需要等待

2020-11-22 中國網

陳景潤以後,數學界從來沒有像今天這樣引起國人的關注,本月3日,國際知名數學家丘成桐宣布,朱熹平和曹懷東成為了破解龐加萊猜想的「最後封頂者」。

與國內媒體的喧囂相比,國際數學界以及國外主流媒體大多保持了緘默,而朱熹平、曹懷東本人和中山大學保持異常的低調。

種種跡象表明,朱熹平、曹懷東的成果要得到普遍的認同,似乎還需要很長時間讓國際、國內數學界進行分析和消化。朱熹平自己也說:「現在還不能說成功,還需要經過很多人的檢驗、推敲。」

昨天,本報獨家獲得消息,為破解龐加萊猜想做過奠基性工作的美國數學家漢密爾頓近日悄然來到北京。他北京之行的目的是什麼?與朱熹平、曹懷東的成果有無關係?鑑於漢密爾頓的特殊身份,他此時的北京之行不得不引起人們的密切關注。

猜想破解奠基者悄然來京

中國數學家楊樂曾給予漢密爾頓的工作極高的評價,認為龐加萊猜想的破解,漢密爾頓的貢獻在50%以上。1982年,漢密爾頓創立了一種新方程——RICCI流,成為後來的數學家們智鬥龐加萊猜想的有效工具,可以說他完成了破解龐加萊猜想的奠基性工作。

但是,由於漢密爾頓特立獨行的性格,在北京,他拒絕一切媒體的採訪。本報記者也是從美國加州大學洛杉磯分校教授、哈佛大學客座教授、浙江大學數學中心執行主任劉克峰那裡了解到了他在北京的相關事宜。

追女朋友比數學更重要

據劉克峰介紹,漢密爾頓是美國康乃爾大學的教授,與丘成桐有著不錯的交情。雖然漢密爾頓很用功,但他的生活也很燦爛,在研究之外,63歲的他會花很多的時間精力去追女朋友,還喜歡衝浪、美食,但這不影響他在數學研究上的巨大成就。

據了解,漢密爾頓這次北京之行與龐加萊猜想沒有任何聯繫,因為「他覺得追女朋友比他的數學更加重要」。他到北京就是為了追逐一位中國女孩。對於中國媒體公布朱、曹兩人成為「封頂者」的消息,漢密爾頓只是簡單地評論:「中國的數學家是很偉大的」。

在劉克峰看來,丘成桐的「封頂」之說是恰如其分的,因為在此前的20多年,國際上有多位數學家都對龐加萊猜想的破解作出過貢獻,其中最傑出的就是漢密爾頓。他創建的RICCI流為破解龐加萊猜想提供了解析方法。這一點也被國際主流數學界所認同。

漢密爾頓被朱、曹超越

正是因為漢密爾頓這一基礎性的工作,2006年8月即將在西班牙召開的國際數學家大會邀請他作一個小時的特別報告,其中就要談到龐加萊猜想。但劉克峰說,特立獨行的漢密爾頓一直想按自己的方法獨自證明龐加萊猜想,因此耗時也就更加悠長,最終被朱熹平、曹懷東趕在了前頭。

在華人數學家中,首先看到漢密爾頓工作的重要性的是丘成桐。據丘成桐說,1995年,他曾邀請漢密爾頓到中國講學,甚至提出「全國(數學界)向漢密爾頓學習,一定會有成就」的口號。但是,最後只有朱熹平響應了這個口號。為什麼響應口號的人少之又少,箇中原因相當複雜。

「因為我們有一些院士反對,覺得這個東西做出來不容易出文章,我們就比較喜歡做一些比較好出文章的東西,誤導了很多人。這就是中國的數學老上不去的原因,所謂的院士們眼光並不那麼好。」劉克峰解釋。

俄羅斯隱士刺了一劍就跑了

如果說漢密爾頓為破解龐加萊猜想做了奠基性工作和引進了一套行之有效的技巧的話,那麼俄羅斯數學家佩雷爾曼就是實現了重大突破,但最終並沒有把這個難題完成。

在劉克峰看來,佩雷爾曼就像一個獨行俠、小李飛刀一樣,「刺了一劍就跑了,但那一劍確實很要命,他把困難問題解決掉了,指出方法,一下子產生很大的刺激,把所有的人都吸引過來。」

格裡高利·佩雷爾曼,聖彼得堡的斯捷克洛夫數學研究所研究員,在過去12年中一直致力於微分幾何與代數拓撲的研究。佩雷爾曼不但生性靦腆,而且特立獨行。1994年佩雷爾曼訪問美國時,他的工作就曾引起人們的注意並因此得到在美國大學工作的機會,但他卻很快返回俄國,從此從數學界消失了,成了不折不扣的隱士。

新「證明」頻頻被推翻

8年後,也就是2002年11月,佩雷爾曼重出江湖,立即就掀起了一陣旋風,當時他通過網際網路公布了一個研究報告,聲稱證明了由美國數學家瑟斯頓在25年前提出的有關三維流形的「幾何化猜想」,而龐加萊猜想正是後者的一個特例。「他需要的是數學,而不是獎賞、資金和職位」,這是2004年1月出版的《自然》雜誌(Nature 427)上一篇關於他的文章所用的提示語。

由於每隔數年就會冒出一個新的「證明」隨後又被推翻,因此數學界對此類報告一向是非常謹慎的。4個月後佩雷爾曼又在網上公布了第二份報告,介紹了證明的更多細節。同時他也通過電子郵件與該領域的少數專家進行交流。

2003年4月,應華裔數學家田剛的邀請,佩雷爾曼在麻省理工學院作了3場演講,結果大獲成功。他似乎對所有問題和質疑都有準備——或者流利地應答,或者指出其屬枝節末流。聽過演講的專業人士認為他的工作是極富創造性的,「即使證明有誤,他也發展了一些工具和思想,足以導致對『幾何化猜想』的精緻處理,其中有極為振奮人心的東西」,克萊研究所所長卡爾森如是說。

龐加萊猜想真的被證明了

數天後的4月15日,《紐約時報》首次以《俄國人報告,著名的數學問題解決了》為題向公眾披露了這一消息。同日有影響的數學網站Math World刊出的頭條文章為《龐加萊猜想被證明了,這一回是真的》。佩雷爾曼很快成了一個新聞人物,但他對此很不適應。

兩周後,當他應邀在紐約大學柯朗研究所演講時,報告廳裡擠滿了記者和慕名而來的非專業聽眾。佩雷爾曼演講的熱情大打折扣,他拒絕回答記者提出的「有何應用」的問題,並大聲喝止為他拍照的企圖。對包括《自然》、《科學》這樣聲名顯赫的雜誌的電話採訪他也不屑一顧。後來人們就找不到他了,連他在聖彼得堡的同事們都不知道他在哪裡和在做什麼。

2003年底在加州召開了兩個以他的工作為主題的研討會,他也沒有到會。而對於可能得到了100萬美元的「千禧大獎」,他也不屑一顧。

今年菲爾茲獎章沒人領獎?

據2006年國際數學家大會官方網站介紹,8月份即將召開的該次大會,「龐加萊猜想將是人們關注的焦點」,而佩雷爾曼由於其傑出的貢獻很可能獲得國際數學界至高無尚的獎項——菲爾茲獎。

「佩雷爾曼可以被形容為一個衝鋒陷陣的將軍,把最困難的一戰解決了。他作出了突破,應該可以領獎,而且也符合40歲以下的年齡限制。」劉克峰說。

但問題在於,佩雷爾曼極有可能不會去參加大會,因為大會給他發E-mail邀請他作一個小時大會報告,他都懶得回復。國際數學家大會組委會為此很難堪,菲爾茲獎章要是沒人領獎,那怎麼辦?按規定,該獎項是要被沒收的,這在以前可是從未出現的事情。

分析:

「丘成桐他們敢出來以個人的名義宣布破解猜想,說明把他們的名譽都押在這裡,萬一有問題,基本學術生涯可能就完了。因此,丘成桐公布朱、曹兩人的成果應該是建立在信心以及深思熟慮的基礎上的。」

與國內媒體的喧囂不同,國際數學界以及國外主流媒體對朱熹平、曹懷東的成果反應冷淡。連日來,記者在國際網際網路上搜索,唯一能找到的知名網站上的相關內容來自Wikipedia網站,該網站的報導提到了朱熹平和曹懷東的工作,不過措詞較為平和,且消息也是翻譯國內的相關報導。

與此同時,朱熹平和曹懷東也異常低調,幾天來一直關閉手機,避開記者。而中山大學校方以及數學與計算學院也不願意就此事大肆宣揚。

不過,本報記者獲知,美國數學會網站已經登出了上述消息,國際數學家大會主席曼紐爾·德·利恩也找到朱、曹的文章。

需要經過更多檢驗推敲

而在一些國際知名的數學家,朱、曹的直接競爭者看來,朱、曹的工作並不是終結。

一位曾長期旅居海外的數學家在本報記者採訪時也持類似看法,他說:「能夠勇敢地站出來說已把猜想完整證明了是需要勇氣的。佩雷爾曼的文章出來3年以後,數學家都在交頭接耳地問,其間沒有一個人敢說他是完全是對的。」

「丘成桐他們敢出來以個人的名義宣布破解猜想,說明把他們的名譽都押在這裡,萬一有問題,基本學術生涯可能就完了。因此,丘成桐公布朱、曹兩人的成果應該是建立在信心以及深思熟慮的基礎上的。」

這位數學家還提到,朱、曹這一成果要得到主流數學界的承認,「還需經過一段時間的沉澱,讓大家慢慢靜下心來,快的話一年半載,慢的話說不定好幾年。不出問題的話,相信半年到一年就有定論。證明每一步是很痛苦的過程,他們很不容易。這也是國際學術界的慣例。」

對此,朱熹平自己倒是看得很清楚,他曾說過「現在還不能說成功,我們的證明還需要歷史的承認,需要經過很多人的檢驗、推敲。」

朱熹平在國內遭到排擠?

與國際數學界的反應冷淡一樣,中國數學會的官方網站(www.cms.org.cn/)至今對朱、曹的成果隻字未提。

按理說,作為國內數學界的大事,中國數學會的官方網站會轉貼朱、曹「封頂」的消息。但恰好相反,對於龐加萊猜想的消息,中國數學會的網站也只是轉引了國際數學家大會官方網站的相關報導,稱「一個有一百多年歷史的數學問題有可能在即將召開的2006年國際數學家大會上宣布被解決。」

中國數學會的冷淡反應,讓很多人聯想起了朱熹平在國內長期遭排擠的猜測。

而丘成桐也多次抨擊了這一現象,丘成桐在接受北京一家媒體採訪時曾經披露說:「朱熹平的工作是海內外中國學者中做流形幾何做得最好的。」

2002年在北京舉行的國際數學家大會,國內的演講人大部分是中國數學會自己推薦的。推薦的8個人,大部分是北京的。朱熹平做了極為出色的工作,卻沒接到邀請。

為何陳景潤40年難超越

中國一流數學家不超過10人 中大一貫重視基礎理論研究成績斐然

目前我國一流大學的數學、物理和化學等基礎學科,招生的形勢大不如前,大多是第二志願調劑過來。現在就連尖子生都不願意學基礎學科了。

2006年註定是中國的數學年,這一年,除了龐加萊猜想由中國學者「封頂」外,也是陳景潤辭世10周年,「1+2」成果發表40周年。中國一直不乏出色的數學家,陳景潤、陳省生、丘成桐就是例子,據統計,近十年發表論文的國家排行榜上,中國居於第四位。

40年後中國數學再「封頂」

但是,距離陳景潤「1+2」成果發表足足有40年後,才出現朱、曹的「封頂」之作。國內幾乎所有一流的數學家都承認,「陳景潤依然站在中國數學的最高峰」。丘成桐更是認為,目前國內一流的數學家不超過10人。

40年來,陳景潤難以超越的原因究竟在哪裡呢?對此,國內的數學家普遍認為,陳景潤刻苦鑽研、不計名利的精神在當代幾乎消失了。

中科院院士嚴加安說:「陳景潤一輩子只發表了幾十篇論文,而現在有的博士在畢業後沒幾年就發表了80多篇論文,可以想像,現在的學風問題有多麼嚴重。這種風氣是非常危險的,如不及時重視並加以糾正,老師浮躁,學生跟著浮躁。」

在這方面,朱熹平可以說是很好地繼承了陳景潤精神。據中山大學校長黃達人介紹,朱熹平曾經有過四五年的時間幾乎沒有發表論文,但他並沒有急功近利的想法。相對應的是,中山大學近年在基礎數學研究領域成績斐然,出現了一批有潛力的中輕年學者,實屬「藏龍臥虎」。

高考狀元不再中意基礎科學

與學者的功利、浮躁相比,現在各大學學生的浮躁也非常嚴重。

據了解,目前我國一流大學的數學、物理和化學等基礎學科,招生的形勢大不如前,「現在連北京大學物理系都經常報不滿,大多是第二志願調劑過來。尖子生都不願意學基礎學科。」1957年以高分考入北大物理系的陳建生院士覺得,現在的學生和他們那會兒的想法可大不一樣了。

「我們考大學那時候,最好的學生、拔尖的學生基本上都選擇基礎專業。北大物理系、數學系,都是全國學生中最好的來報考,百裡挑一,千裡挑一。」在陳建生看來,現在出現的情況與對基礎研究重視不夠不無關係。外貿、金融這些專業賺錢多,就業好。相比之下,基礎研究這「寂寞的長跑」就顯得清貧、枯燥、難度大。長此下去,這對基礎學科的發展非常不利。

與學生對基礎學科的冷漠相對應的是,我國對基礎研究的投入長期偏低,據統計,美國、德國、日本的基礎研究經費都在其研發總經費的15%~20%之間,而我國一直保持在5%左右。

但是,劉克峰並不認同經費少的說法,「儘管投入與美國相比差很遠,但跟以前相比投入還是相當大的,自然科學基金,每一項的基金都達到了30萬,其實數學家不需要太多的錢,像陳景潤也沒什麼基金,就那麼一點點工資,他也做出很好的成果。所以,這應該不是一個原因。作為一個數學教授,我並沒有覺得不被重視。一個美國的記者覺得有意思,他有一個疑問,為什麼華羅庚、陳景潤等數學家在中國會這麼有名?數學家在美國很少有老百姓會知道他。」

教授不屑於給本科生上課

實際上,基礎科學的重要性不言而喻,它對應用科學的推動作用是根本性的,歷史上很多重大的基礎科學發明,都會引起應用技術的革命性變化。對於龐加萊猜想的破解,丘成桐解釋說,它的意義在於,將有助於人類更好地研究三維空間,對物理學和工程學都將產生深遠的影響。

據了解,丘成桐將於本月19日在北京開幕的弦理論會議上作具體演講,他將用計算機模擬RICCI流來演示它的作用,比如,一個被砸得變形的籃球,沿著RICCI流來變,可以成為一個完好的籃球。在工程計算裡,RICCI流也能把複雜的東西變得簡單,對實用科學有很大的指導作用。

另外,博導、教授不屑於給本科生講客一直是個痼疾,也是屢遭批評。但是,朱熹平一直堅持給本科生講課,近年來他更是擔任過本科生一年級課程《數學分析》、二年級課程《複變函數》等,很難說,這對他的研究工作有什麼影響,但無疑會對學生產生非常大的激勵。對此,劉克峰說,而在國外,教授一般都是給本科生上課,很多大數學家在國外是給高中生上課,朱熹平的做法值得肯定。(文/廣州日報新聞藍頁 記者 柯學東、謝琦珊 實習生 劉新宇、鄭晴虹)

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