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这个数学家有点不一样:专访菲尔兹奖得主塞德里克·维拉尼

时间: 2016年03月10日 | 作者: admin | 来源: 未知
“要做出一项重大发现,总需要有感到惊奇的那一瞬间,类似于‘哇,我明白了!’这是数学家与科学家投入研究的本质动力。”

 

在每一个方面,塞德里克·维拉尼(Cédric Villani)可能都颠覆了你对数学家的想象——我们印象中的数学家,大多不修边幅、潜心学问、远离人群,但这位菲尔兹奖得主偏偏留着及肩的长发,戴着颜色鲜亮的丝质领结和蜘蛛形状的胸针,恍若刚从19世纪法国贵族的宴会中走来。与很多数学家的深居简出不同,他乐于与媒体打交道,也乐于在各种各样的公众场合向非专业的读者讲述数学,略显“夸张”的外形和对公众活动的热衷给他带来了“数学界的Lady Gaga”这一外号,也给他带来了一些粉丝。对于很多人来说,或许他本人就是数学之美的化身。

 

维拉尼现为法国高等师范学院教授、法国庞加莱研究所主任,他因证明玻尔兹曼方程的非线性朗道阻尼和收敛于平衡态而获得2010年菲尔兹奖。菲尔兹奖每四年颁发一次,只颁给40岁以下的青年数学家,被视为数学界的最高荣誉,也被称为“数学家的诺贝尔奖”。今年,在其著作《一个定理的诞生》中文版出版之际,他再次访华,在“未来论坛”年会上介绍了数学之美,赢得了满堂喝彩。年会后,《环球科学》对维拉尼进行了专访,谈到了他对数学之美、数学探索之路的看法,以及对年轻人学习数学的建议。

 

《环球科学》:在《环球科学》2016年第2期中,有一篇文章请几位著名的数学家和物理学家选出他们心目中最美的数学公式,其中有人选了麦克唐纳公式,有人选了安培定律,那么在你心目中最美的公式是哪一个? 它美在哪里?

 

维拉尼:在我看来,最美的公式毫无疑问是玻尔兹曼方程(Boltzmann equation)。它是我从博士阶段就开始研究的课题,既优雅,又富有原创性。它研究的是粒子的碰撞,能将如此复杂而棘手的问题描述出来,本身就很优美了。此外,它还能同时描述粒子两种完全不同的特性:粒子沿直线运动的倾向,以及粒子互相碰撞的倾向。更重要的是,它促使玻尔兹曼发现了物理学中最重要的现象之一:熵(entropy,指系统的无序程度)会随着时间的推移而不断增加。

 

《环球科学》:有时候真实的理论不一定很美,美的理论不一定正确,如果真实与美发生冲突,你更倾向于哪一个? 

 

维拉尼:当然,追求真实是每一位科学家的职责,但有的时候通过不断学习和研究,你可以在看似不优美的真实理论中寻找到隐藏的美。举个例子,当我刚刚开始接触玻尔兹曼方程时,我觉得它简直丑陋极了——我看着它,心想,我真的要花几年的时间来研究这个玩意儿吗?但后来,随着我对它的研究和理解不断深入,它在我眼中慢慢可爱了起来。

 

此外,我们对美的感知也是会变化的。当我十几岁时,我最喜欢的数学分支是几何;到了大学里,我最喜欢的领域变成了代数;后来到了里昂高等师范学院,我又对分析产生了兴趣。此外,当时的我正因为感到研究数学实在没有什么用处而感到失望,所以在导师的建议下,我选择了玻尔兹曼方程为研究课题,因为它在工程学上有实际应用。此后,在成年累月的研究过程中,我逐渐发现了它的美。因此,我认为我们应当首先承认真实的存在,然后在真实的理论中慢慢欣赏美,感受到美以后反过来也会增加你研究它的动力。

 

《环球科学》:在你的书《一个定理的诞生》中,你引用了很多数学公式,却完全没有尝试向读者解释它们的含义,那么你想通过这本书向读者传达什么呢? 

 

维拉尼:《一个定理的诞生》这本书讲的不是数学本身,而是数学研究与发现的过程,以及数学家的生活。想象一下,如果一本推理小说只讲解了谋杀案是怎么发生的,我们一定都会觉得它很无聊吧?读者想看的不仅仅是谋杀案本身,还想知道侦探是怎样一步步发现真相的,想全面了解这一(有时充满英雄色彩的)探险历程。这本书准确而全面地记录了一个数学发现产生的全过程,这样的过程不仅是数学家的最爱,也能让其他领域的人找到共鸣,因为生活在本质上也是如此。

 

《环球科学》:你在书中所描写定理的发现过程时,充满了强烈的情绪,例如苦思冥想的焦急与灵感产生的狂喜等等。你认为在数学与科学研究的过程中,情绪起着什么样的作用? 

 

维拉尼:要做出一项重大发现,总需要有感到惊奇的那一瞬间,类似于“哇,我明白了!”这是数学家与科学家投入研究的本质动力。钻研问题的过程中,能进入一种“着魔”(obsession)的状态是十分重要的:你脑子里只有这个问题,周围世界中的一切都不再重要,而情绪,例如产生一个新想法的惊喜、时间期限将至的恐惧等等,则是进入这种状态的保证。

 

环球科学》:音乐、艺术、文学会对数学及科学研究产生启发吗?如何启发?

 

维拉尼:我相信艺术和文学会给思考带来灵感。它们能激活大脑、刺激想象力,并提升整体的创造力,而创造力之于科学发现的重要性,绝不亚于严谨的思维。

 

《环球科学》:获得菲尔兹奖对你的研究和生活有哪些改变?

 

维拉尼:它改变了一切——给我带来了新的生活方式、新的身份,也大大提高了我在公众生活中的曝光度。获奖之后我一下子变成了公众人物,当上了一个协会的会长和众多科学委员会的成员;我开始到处旅行,开始写书,并且认识了很多科学圈外的人。举例来说,就在前几天我见到了我最尊敬的政治家之一、美国前总统阿尔·戈尔(Al Gore),并和他进行了一番颇有深意的交谈,我还见到了美国著名演员哈里森·福特(Harrison Ford)等人,不过最近对我来说最重要的合作来自艺术家埃德蒙·博杜安(Edmond Baudoin),我们一起工作了18个月,每天都会互相通信,这是非常宝贵的经历。如果没有菲尔兹奖,这些都不会来得这么容易。

 

《环球科学》:这个问题是替有志于学习并研究数学的学生问的:你觉得哪些品质对于学习数学来说是最重要的? 

 

维拉尼:很多人都问过我这个问题,我的答案总是固定的:想象力、韧劲,以及严谨。不过最重要的是,学习和研究数学的人要有长时间专注思考的能力,并保持不断探寻真理的好奇心。

 

《环球科学》:不管哪国,似乎都有没经过严格的学习和科研训练,但对物理学、数学抱有巨大热情的人,声称他们发现或证明了某一重大定理,你怎么看待这一现象?

 

维拉尼:我每周都会收到这类数学爱好者的来信,有些写得很感人,有些则让人感到害怕。通常我每封信都会回,告诉他们,我很感谢他们向我讲述他们的想法,但实在没有时间逐一研读他们的理论。虽然在极少数情况下,业余爱好者的确能证明某些重大定理,但总的来说他们的理论得不出什么有用的结果。尽管如此,我认为态度温和的爱好者仍是值得我们尊重的。(撰文:丁家琦)


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