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華人數(shù)學(xué)家張益唐:敲開世紀(jì)數(shù)學(xué)猜想大門

2014-02-02 10:59
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)系素數(shù)數(shù)學(xué)家

張益唐:華人數(shù)學(xué)專家。1978年—1985年考入北京大學(xué)數(shù)學(xué)系,1992年畢業(yè)于美國普渡大學(xué),獲博士學(xué)位;目前,在美國新罕布什爾大學(xué)任教。2013年5月,張益唐在孿生素數(shù)研究方面取得突破性進(jìn)展,證明了孿生素數(shù)猜想的一個弱化形式,2013年7月,獲晨興數(shù)學(xué)卓越成就獎。

張益唐有高尚的品德和魅力,他真正做到了淡泊名利,默默耕耘,始終關(guān)注大問題的進(jìn)展,時刻想著攻克大難題。堅持了30多年,終于在今年首次成功證明弱版本的孿生素數(shù)猜想。

在學(xué)術(shù)界,大器晚成者不在少數(shù),然而,年近六旬還是一個普通講師的卻不多見。為此,當(dāng)《自然》(Nature)雜志在線在“突破性新聞”欄目里,宣布張益唐敲開了“一個數(shù)學(xué)界的重大猜想大門”時,人們難以相信一個取得成就堪比陳景潤的人居然是一個在美國不知名大學(xué)任教的“講師”。

8月底,張益唐做客中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院華羅庚講座,從四面八方趕來的“粉絲”把能容納200多人的大報告廳擠得水泄不通,著名數(shù)學(xué)家、中科院院士王元是其中之一?!皬堃嫣平淌谟懈呱械钠返潞枉攘Γ嬲龅搅说疵?,幾十年里默默耕耘,始終關(guān)注著大問題的進(jìn)展,時刻想著攻克大難題。這樣堅持了30多年,終于在今年第一次成功證明弱版本的孿生素數(shù)猜想……”王元說。

一項(xiàng)進(jìn)展:首次證明弱版本孿生素數(shù)猜想

素數(shù)是指只能被自身和1整除的正整數(shù),兩個相差為2的素數(shù)即“孿生素數(shù)”,例如(3,5)、(5,7)、(11,13)、(17,19)等。100以內(nèi)有8個孿生素數(shù)對;501到600間只有兩對。隨著數(shù)的變大,可以觀察到的孿生素數(shù)越來越少。那會不會有一天再也找不到新的孿生素數(shù)對呢?古希臘數(shù)學(xué)家歐幾里得猜想,有無窮多個素數(shù)p,使得p與p+2同為素數(shù)。這就是所謂的孿生素數(shù)猜想。

1900年的國際數(shù)學(xué)家大會上,數(shù)學(xué)家希爾伯特將孿生素數(shù)猜想與黎曼猜想、哥德巴赫猜想一起列入了他那著名的23個數(shù)學(xué)問題中的第八問題。

如何證明這一猜想?人們甚至不知道它的“弱形式”是否成立,用《數(shù)學(xué)文化》主編、香港浸會大學(xué)理學(xué)院院長湯濤的話說就是——能不能找到一個正數(shù),使得有無窮多對素數(shù)之差小于這個給定正數(shù),在孿生素數(shù)猜想中,這個正數(shù)就是2。

2013年5月14日, 《自然》雜志在線報道張益唐證明了“存在無窮多個之差小于7000萬的素數(shù)對”。盡管從2到7000萬是一段很大的距離,《自然》還是稱其為一個“重要的里程碑”。隨即這一研究被認(rèn)為在孿生素數(shù)猜想這一終極數(shù)論問題上取得了重大突破,甚至有人認(rèn)為其對學(xué)界的影響將超過陳景潤的“1+2”證明。

“張益唐把大海撈針的力氣活縮短到在水塘里撈針,而他給出的方法還可以把水塘撈針輕松變?yōu)橛斡境乩飺漆槨R苍S最后變成在碗里撈針還需要一些再創(chuàng)新的工作,但給出了這一偉大框架已經(jīng)是讓全世界數(shù)學(xué)家瞠目結(jié)舌的壯舉了。”湯濤說。

有人打了一個比方,張益唐所做的工作,相當(dāng)于1920年挪威的布朗證明了“9+9”,“開啟”了哥德巴赫猜想的證明,接下來科學(xué)家們陸續(xù)證明了“7+7”、“6+6”,直到46年后的陳景潤證明攻下離“1+1”一步之遙卻或是最難的“1+2”。

一個信念:執(zhí)著大問題,追求完美研究成果

“這是一個有歷史性突破的重要工作,文章漂亮極了。”純粹數(shù)學(xué)領(lǐng)域最著名的刊物《數(shù)學(xué)年刊》審稿人、頂級解析數(shù)論專家亨利?伊萬尼克如是評價張益唐的論文《素數(shù)間的有界距離》,正是這篇論文刷新了《數(shù)學(xué)年刊》創(chuàng)刊130年來最快接受紀(jì)錄。

然而,在此之前,國際數(shù)學(xué)領(lǐng)域重要的檢索系統(tǒng)Zentralblatt MATH數(shù)據(jù)庫中,能找到的他名下的論文僅有兩篇。這也被一些學(xué)者分析是他在美國新罕布什爾大學(xué)數(shù)學(xué)系待了近十年,只是講師(lecturer)的原因。

“他總是執(zhí)著于攻大難題,研究中追求‘完美結(jié)果,只發(fā)表他認(rèn)為比較完美的論文,從他讀書時就是如此。”張益唐大學(xué)同學(xué)、同為恢復(fù)高考后北京大學(xué)數(shù)學(xué)系第一批學(xué)生的美國普渡大學(xué)數(shù)學(xué)系教授沈捷說。

同為北大數(shù)學(xué)系同學(xué)的湯濤回憶說,像那個時代很多有志青年一樣,張益唐也是被陳景潤的故事、被哥德巴赫猜想吸引到數(shù)學(xué)系。4年的北大學(xué)習(xí)為張益唐打下了堅實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。那時的北大教書育人之風(fēng)極強(qiáng),最頂尖的教師都在講臺上耕耘。北大也有很多眼界很高的老師,學(xué)富五車,但不輕易落手寫小文章,可談起大問題頗為津津樂道,這讓年輕的張益唐“中毒”匪淺。這也奠定了他一輩子只做大問題、不為小問題折腰的風(fēng)格。

1985年,張益唐來到了美國普渡大學(xué)讀博士,研究方向是被稱作代數(shù)幾何領(lǐng)域最難攻破的雅克比猜想。雖然有人評價說他做出的成果是雅克比猜想證明中最好的一個,但“因?yàn)樽约翰粷M意而沒有發(fā)表”。這也導(dǎo)致他日后找工作四處碰壁。

沈捷記得,張益唐畢業(yè)以后,把全部家當(dāng)放到房車?yán)?,便開著車去多個大學(xué)一邊求職,一邊講雅克比猜想的成果。畢業(yè)后的前六七年,他干過很多雜活,包括臨時會計、餐館幫手、送外賣,即便這樣,在糊口之余他仍繼續(xù)做數(shù)學(xué)。1999年后,張益唐到美國新罕布什爾大學(xué)做助教、講師。雖然教學(xué)量比較大,比起研究系列的教授、副教授的工資性價比低很多,但能回學(xué)校做研究已讓他非常滿足。

一份堅持:成功之后,依然守住平靜

在湯濤看來,張益唐成功很重要的一點(diǎn)是淡定,寵辱不驚。在朋友開的賽百味快餐店幫忙,他可以一絲不茍。在大學(xué)任教,年近60還只是個講師,在一般人看來無疑是失敗,甚至是潦倒的,但他處之泰然,不改其志。

成名后,全球各大媒體開始對張益唐爭相報道,各種榮譽(yù)也接踵而至。然而,張益唐依然過著成名前的日子:一份三十公分的意大利面包,縱向剖開,抹上金槍魚泥,放上四片奶酪,放到烤爐烤一分鐘,撒上生菜,鋪上酸黃瓜和番茄,包起來,切成兩半,就是又一個三明治。

早在今年5月,美國新罕布什爾大學(xué)就在其官網(wǎng)登出了張益唐要發(fā)表孿生素數(shù)這一成果的消息時,就寫了這么一句話:經(jīng)過多天數(shù)學(xué)界的持續(xù)關(guān)注,張益唐更愿意回到他此前“不為人所注意”的狀態(tài)。

面對全球多個知名大學(xué)和數(shù)學(xué)研究機(jī)構(gòu)的邀約,張益唐坦言自己選擇的標(biāo)準(zhǔn)只有一個:合適的科研環(huán)境。他還希望在好的學(xué)術(shù)氛圍中,能再次解決其他的大難題?!拔业男暮芷届o。我不大關(guān)心金錢和榮譽(yù),我喜歡靜下來做自己想做的事情?!彼f。

“都說做學(xué)問的人要寵辱不驚,張益唐就是這樣的人?!蓖踉f,“他的這種精神是對目前浮躁的科研環(huán)境的一種鞭策,也正是當(dāng)前年輕人需要學(xué)習(xí)的?!?/p>

在張益唐的同學(xué)中流傳著這么一個段子:為潛心研究數(shù)學(xué),張益唐幾乎把自己與世隔絕。他妹妹曾在網(wǎng)上發(fā)尋人啟事尋找哥哥,當(dāng)時在美國當(dāng)教授的老同學(xué)給他妹妹回了個電郵。

盡管這樣,同學(xué)并不認(rèn)為他是一個性格孤僻的數(shù)學(xué)家?!俺颂V迷于數(shù)字,其他和我們都一樣?!鄙蚪菡f。

湯濤更是爆料:張益唐做過學(xué)生會主席,具有演講天才,喜歡文學(xué)、音樂,是NBA球賽的鐵桿球迷,還可以喝一斤二鍋頭沒感覺。

“他應(yīng)該是新時代數(shù)學(xué)家的好代言人?!睖珴f。

姜靖

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