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张益唐 人生中的四季

2019-02-13杨宙

人物 2019年10期
关键词:素数数学家数学

文|杨宙

编辑|刘斌

摄影|高远

长夜里的迷雾早已散去。他还是继续回到那条主路,攻克原来的大问题。

2019年·秋

长排的物理楼坐落在玛珈山上,如一座信号塔俯望着远处碧蓝的渤海,好多条爬坡山路可以到达这里,初秋里行人气喘吁吁。已经是暑假末了,午后的山上空旷无人,太阳把地面蒸得发烫,一位老人拄着拐杖慢慢沿斜坡朝物理楼走来。

他背着双肩包,黑色的帽子也压得很低。距离上课时间还有一个多小时,他独自前来给学生备课。

在山东大学威海校区,物理楼的这堂数论课只在暑假进行。讲课的这位老人是张益唐。人们知道他,大多是因为2013年那次闻名世界的天才证明——“孪生素数猜想”,以及他背后那个从落魄打工者到举世闻名的大数学家的传奇故事。在那以后,他在加州大学圣芭芭拉分校获得了终身教授职位,每年暑假,他会到中国待上两个月,把自己研究的高等数论带到中国课堂。

今年暑假,他先是在北大待了一个月,那是他的母校;接着是山大,国内数论专业最强的高校之一。高等数论的精髓当然不是在一两个月里可以讲完的。每年回到中国课堂,张益唐更重要的目标是找到那些真正热衷于此的聪明学生。这些年来,他亲手带的学生其实不多,在圣芭芭拉他正式带过两位博士生,一位来自越南,一位来自印度。

他是学生眼中真正的大师。每当博士生陷入那些繁复冗长的计算之中时,导师张益唐总能立即辨析出“最关键的那一步”;有时候他的指导时间短到不超过10分钟,倒不是因为他忙,而是每次问题摆在面前,他总是以最尖锐而精准的目光直击问题所在,按学生的话说,“像一位精确度无与伦比的世界级外科医生。”

而且,这位“外科医生”的大门常常谦虚地向同事和学生们敞开着。一年中的大部分时间,他都会待在数学系South Hall 6层的小办公室里,没有沉重的教学任务,没有科研压力,他一待就是一整天,大多数时候眼前只有一支笔和一张纸。

他享受这样安宁的日子。首先是一个属于自己的清静世界,并且,做一名数学老师也是他贯穿一生的课题。他常说一生中最美好的时间正是在北大度过的,在北大的未名湖边,在俄文楼里,20岁出头的他作为数学系的一名年轻助教,在黑板上写下公式,引导着比自己小不了几岁的学弟学妹们,用微积分的方法把一个东西一直对半分,去证明它最后是否无限趋近于零。

圣芭芭拉的South Hall不远处是湖泊的入海口,再往外走是一片沙滩,沙滩之外正是广阔的太平洋。圣芭芭拉的学生们常在沙滩上举办派对,海边热闹非凡,但张益唐不怎么往沙滩上走。他的腿脚不好,沙滩上走路艰难,他更常去的不过是South Hall旁的杜鹃花丛。

这一次到威海,太太帮他安排好了,每天早上到中医那儿按摩腿脚。秋天的渤海蓝得迷人,他每天在海边的餐厅吃饭,但大多数时候,只是远远眺望。

1999年·冬

他的腿早在十来年前就扭伤了,是在美国东北部下雪天的树林里。那时候他是新罕布什尔大学的一名临时讲师,把房子租在距离学校8英里的小镇上,没有电脑,只有一张床垫。每周7天,他乘着校车到办公室工作。

新罕布什尔的冬天,雪有时候堆积到齐膝高,校车停运了,他只能走上一段路去乘火车。他喜欢在路上思考数学问题,有一天,他正沉浸其中 ,一不留神崴了脚,栽在了雪地里,落下了跛脚的毛病。

数学,很多时候他的心里只有数学。当时朗道-西格尔零点猜想是他心中最大的问题,那是他自青年时代以来一直做的研究。身边的同事很少人知道他在做着大问题,或者说可能也没几个人相信他能做大问题。那一年他44岁,在新罕布什尔给本科学生上课,按日结薪,也没有研究经费,这些似乎也不太重要。

更早之前,他还只是肯塔基州一家赛百味加盟店的会计,帮朋友算算账,收收钱。他的人生本不该如此,尽管后来被称为传奇,但在当时的许多人看来是无奈与落魄。

1991年博士毕业后,在普渡大学读博的他与导师不欢而散,没有拿到推荐信,没能找到一份教职工作。博士毕业后,便四处开车漂泊,找工作总是无疾而终。这可以说是他人生中的一次意外。但有些选择连他的朋友也看不懂,好比在北大时他早就显现了数学的天赋,那时的美国又正值IT行业蒸蒸日上,按理来说他在那些领域定会是炙手可热的。

但他从来没有尝试过那些新路子。就算是在赛百味,他有空也不会帮忙做做三明治,尽管他会做。实际上他把空闲时间都花在了肯塔基州立大学图书馆的数学期刊里。与好友们通电话也总是奇点啦,霍金啦,爱因斯坦啦,亦或是雨果、巴尔扎克、陀思妥耶夫斯基那一些人。总之,他更像是一个在赛百味兼职的大学教授。

有时候好友会怂恿他一起去拉斯维加斯赌场。毕竟他对于数字的记忆力极好,别说6副牌,哪怕是60副也不在话下,但他也不去。直到后来,他无意中帮一位北大师弟解决了网络设计中技巧性极强的纯数学问题,还申请了一项专利。就这样,师弟又把他推荐到了另一位校友那儿,他由此第一次进入了学术圈里。尽管是一个普通大学里的一个再普通不过的临时讲师。

那时候也有人赏识他,支持他做那些大问题,但那只是人群中的少数。当时的系主任Kenneth Appel读完他在《杜克数学期刊》发表过的一篇文章,认识到了他高深的研究能力,有意将他提升到教授级别。但提议声也在其他同事的反对下偃旗息鼓了。事实上直到50岁时,他才真正成为一名讲师。

拍摄现场

拍摄地刚好是张益唐刚刚上完课的数学教室,正前方的大白板上,写满了英文与公式。张益唐站在白板前,在镜头中眼望着窗外出神,此时正是威海的初秋。过了一会儿,太太孙雅玲走了上来,凑近了他——原来是前额的头发乱了,她拿出随身携带的梳子帮他梳理。

2012年·夏

许多时候朋友回忆起来,那段时间的张益唐甚至是享乐其中的。他会在电话那头哼起刚刚听过的一段交响乐,还时时关心着自己追的篮球——杜克大学蓝魔队的比分和排位。尽管生活不富裕,但他总是会在朋友女儿生日时,寄去一张两百美金的支票以作庆祝。

数学本身足以给他无尽的快乐,那种快乐因为其本身的深邃与复杂而更具诗意。那种诗意,代数学家哈代早在100多年前形容过,“数学定理的美极大地依赖于它的严肃性,就像在诗歌中,一行诗句的优美可能在某种程度上依赖于它所包含的思想的重要程度一样。”当时哈代还随即想到了莎士比亚的一首诗的韵律里与之相关的美:After life´s fitful fever he sleeps well.

在东北部的寒冷里沉浸其中,他甚至还不知道遥远的西海岸发生了什么。2008年,世界最顶尖的一批数论专家被一道世界级数学难题难倒了,3名来自不同国家的数学家花了将近40年也没有攻破。他并没有听说这一切,更不知道那道题已经被钉上了“不可能”的标签。

两年之后,他无意中遇到了那个问题——孪生素数猜想,结果已经无限逼近了,如一位数学家的形容——似乎只有一根头发丝的距离了。目标似乎就在不远,他暂时放下了一直研究的大问题,独自来到孪生素数这条分岔小径。

他不是很着急,一边教学,一边做着。平日里照常上课,与同事们一起上下班,也没有讨论自己手头上的挑战。周末到了,就给同住的几个中国学生炸炸花生米、包包馄饨。人来人往,疏离又自由。假期来了,还可以乘个灰狗巴士,到好友家短住。

现在可以说,那是个不同寻常的夏天了。一切就发生在短短的一个下午,甚至就那么一瞬间。2012年的夏天,张益唐来到老朋友齐雅格家中,准备参加他的一场交响音乐会。他没有带书或者论文,甚至连纸笔都没怎么带,纯粹想给自己放个假。

那是在科罗拉多州,朋友的后院宽敞,夏天时常有梅花鹿前来乘凉。就在那一年的7月3号,美国国庆的前一天,张益唐独自走到朋友家的后院里,来回散步。不知道在那天下午那个后院的哪一刻,他迈过了“那根头发丝般的距离”。

那一天梅花鹿没有来。但张益唐或许已经知道人生会有一点变化了,没有跟任何人说,也没有任何表现,轻松地陪着朋友前去排练。

2013

2013年5月,世界顶级数学期刊Annals of Mathematics给张益唐寄来了一封信,告知他那篇《素数间的有界距离》已经被接受,并且打破了该杂志创刊以来最快的接受速度。这标志着张益唐在孪生素数研究方面取得了突破性进展。

2013年·春

真正一锤定音在2013年5月。世界顶级数学期刊Annals of Mathematics给张益唐寄来了一封信,告知他那篇《素数间的有界距离》已经被接受,并且打破了该杂志创刊以来最快的接受速度。但他也不过是和同事到附近的小餐馆里,随便点了点吃的,算是庆祝。即使在这个冬日漫长的北方,4月底时积雪也已经渐渐融化,真正的春天已然来临。

他的研究成果之美妙,被加州大学伯克利分校数学教授爱德华·弗伦克尔这样形容:具有文艺复兴之美。某种意义上来说,他的贡献也是在数学发展历史上被等待的一跃。那是外人难以理解的一种等待——等待天才的降临。如数学家蒂莫西·高尔斯的比喻,“数学中绝大多数影响深远的贡献,是由‘乌龟’而不是‘兔子’们做出的。随着数学家的成长,他们都会逐渐学会这个行当里的各种把戏,部分来自于其他数学家的工作,部分来自于自己对这个问题长时间的思考。”

但同时,站在时间之河上,此刻的人们也无法预测一个天才般的数学成就在整个人类长河里意味着什么。而张益唐这样看待时间:“时间作为一种力量来讲,它应该是无往不利,无坚不摧的,因为你有了时间你能够坚持下去,你有足够的时间你能坚持做,你就能做出很多开始你自己不敢想象,别人也想象不到的事情,这是时间的力量。”

在那篇论文被接受的几天之后,张益唐被邀请到了马萨诸塞州。在哈佛大学,他第一次以一名数学学者的身份站上讲坛,给同行们做自己关于孪生素数的报告。几个月之后,他受邀回到了中国,到北大,到清华,第一次以一名国际数学家的身份做公开演讲。他第一次讲起了自己的家庭环境,自己的数学启蒙、“文革”经历、北大求学和在普渡大学受挫的往事。

时间对你来说意味着什么?它是一种力量吗?

时间作为一种力量来讲,它应该是无往不利,无坚不摧的,因为你有了时间你能够坚持下去,你有足够的时间能坚持做,你就能做出很多开始你自己不敢想象,别人也想象不到的事情,这是时间的力量。

他说,“数学让我心灵澄净。即使在我打工的岁月,也没有放弃数学的思考。孪生素数的证明大概花了两年时间,但和之前的思考息息相关。”

后来他去牛津大学参加工作坊,邂逅了著名数学家安德鲁·怀尔斯,也就是那个用了8年时间证明了费马大定理的巨匠,同时也是在孤独的研究路上一直激励着张益唐的那个人。他认出了张益唐,并且去听了他的报告会,还做了笔记。

怀尔斯曾经对自己在做数学过程中的茫茫迷雾做过一个形容:“就像踏入一个黑暗的大楼。第一个房间是那么黑,你被家具磕磕绊绊。慢慢地我摸清了每一个家具的位置,然后大约在六个月以后,我终于找到电灯开关,于是整个房间被一下子照亮了。接下来你到下一个房间,在黑暗中再呆上六个月。这样,每一次突破,也许只是一两天的事,它们若没有之前的六个月的摸索,根本不可能发生。”

长夜里的迷雾早已散去。张益唐还是继续回到他的那条主路,攻克原来的大问题。

几年前他到清华、北大演讲,与他人的交谈中曾有一段有趣的对话,

“您看武侠小说么?觉得自己像金庸笔下哪位?”

“我喜欢《笑傲江湖》,觉得自己有点像令狐冲。”

你一直很单纯地在追求一个东西的时候,你应该是觉得是比较美好,比较幸福的。

──张益唐

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