书城自然科学走近数学(科学新知丛书)
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第17章 国际数学奖(1)

数学与诺贝尔奖的缘分

“诺贝尔奖”是令世人瞩目的一项科学界的最高奖项,获得诺贝尔奖的科学家也是在科学上做出了最突出贡献的人。但是在一年一度的诺贝尔奖中,只设有物理、化学、生物或医学、文学、和平事业5个类别(1968年又增设了经济奖),却与数学这个科学之“王”无缘。尽管人们对为什么没有诺贝尔数学奖有各种各样的议论和猜测,但事实无法改变,这无疑使得数学这个重要的学科失去了一个在世界上评价其重大成就和表彰其卓越人物的机会,因此人们对诺贝尔的遗嘱深表遗憾。

虽然数学家不能以直接获得诺贝尔奖为荣,但是随着数学在各个领域中的渗透,尤其是在经济中的应用,数学的重要作用日益显现出来。自从1968年设立诺贝尔经济奖以来,1969—1981年颁布的13个诺贝尔经济奖中,有7个获奖工作是相当数学化的。在随后的若干年间,诺贝尔经济奖的获奖工作都或多或少与数学有关。尤其是在1994年,那斯获得了诺贝尔奖。这是在诺贝尔奖93年的历史上,第一次授予了纯数学领域的工作。当然,那斯获得的仍是经济学的诺贝尔奖。

因此,虽然说诺贝尔奖没有设立数学奖,但是数学却以它的巨大的魅力,使得诺贝尔奖无法回避数学,这也许是诺贝尔本人始料未及的,也可以说是数学与诺贝尔奖的缘分吧。

数学与诺贝尔奖的这种缘分,使诺贝尔的遗嘱留给人们的遗憾得到一定的补偿,尤其是两个国际性的数学大奖——菲尔兹奖和沃尔夫奖的设立,更是令数学家们感到欣慰。

菲尔兹奖

菲尔兹奖是以已故的加拿大数学家、教育家菲尔兹(1863—约1930年)的姓氏命名的。

菲尔兹1863年生于加拿大渥太华。他17岁进入多伦多大学攻读数学,24岁时在美国的约翰霍普金斯大学获博士学位,26岁任美国阿格尼大学教授。1902年回国执教于多伦多大学,他还先后当选为加拿大和英国皇家学会会员、前苏联科学院等许多科学团体的成员。

一方面,菲尔兹是一个数学家,他在代数函数方面有所建树;另一方面,也是更重要的一方面是他对数学事业的远见卓识、组织才能和勤奋工作,促进了20世纪数学间的国际交流,从而名垂数学史册。

菲尔兹极力主张数学发展应是国际性的,因为数学是全人类的共同财富,它的发展也要靠全世界的数学家共同来努力实现。在它的全力筹备和主持之下,1924年在多伦多召开了国际数学家大会,在此之前,国际数学家大会都是在欧洲举行的。这次大会的召开,对促进数学的发展和数学之间的国际交流,确实产生了深远的影响。但也由于过分为大会的工作操劳,使他的健康状况受到了一定的影响。当他得知这次大会有一定的经费结余时,他萌发了这样一个念头:设立一个国际数学奖,以奖励为数学做出突出贡献的人。

他为此念头积极奔走以争取广泛的支持。原本计划于1932年在苏黎世召开的第九次数学家大会上亲自提出建议,但不幸的是他没有等到这次大会的开幕就去世了。菲尔兹生前立下遗嘱,把自己留下的遗产加到上述剩余经费中,由多伦多大学数学系转交给国际数学家大会。大会接受了他的建议,设立了这一数学大奖。

菲尔兹生前曾提出奖金不要以个人、国家或机构来命名,而用“国际数学”的名义。但是,参加国际数学家大会的数学家们为了赞许和缅怀菲尔兹为数学事业国际交流做出的贡献及表现出的无私奉献精神,一致同意决定将此奖项以菲尔兹的名字命名,这就是菲尔兹奖的由来。

菲尔兹奖的一个最大特点就是奖励年轻人,它授予40岁以下的年轻数学家(这一点在一开始好像是个不成文的规定,后来则正式做出了明文规定),这实际上也是对那些能在自己的将来为数学做出更大贡献的青年人的一种奖励和鞭策。

菲尔兹奖第一次颁发于1936年的第十次国际数学家的大会上(此次大会在挪威的奥斯陆举行),得主是芬兰(美籍)数学家阿尔福斯(时年29岁)和美国数学家道格拉斯(时年39岁)。

菲尔兹奖是一枚金质奖章和1500美元的奖金,就奖金数目来说与诺贝尔的奖金相比可以说微不足道。但在人们的心目中,它的地位却是很崇高的,主要原因有三:第一,它是由数学界的权威学术团体——国际数学联合会主持,从全世界的第一流青年数学家中选定、评选出来的;第二,它是在每隔4年才召开一次的数学家大会上隆重颁发的,且每次获奖者2~4名(一般只有2名),因此获奖机会比诺贝尔奖还要少;第三,也是最根本的一条,是由于获奖人的出色才干,赢得了国际社会的声誉。20世纪著名数学家外尔曾这样赞誉1954年的两名菲尔兹奖得主小平邦彦(日本,时年39岁)和塞尔(法国,时年28岁)说,自己从来未见过这样的明星在数学天空中灿烂升起。由此可见,称菲尔兹奖是数学的诺贝尔奖是毫不过分的。

从1936年到现在,有42位青年数学家获得过菲尔兹奖。年龄最大的是40岁(只有费尔玛大定理的证明者——英国数学家维尔斯在1998年获菲尔兹特别奖,当时他已45岁。),最小的为28岁,就是前面提到的法国数学家塞尔。下面是对这42位获奖青年数学家的国籍和年龄的统计:

国籍美国英国法国德国苏联瑞典比利时日本意大利新西兰

人数15671512311

在上述统计中,美国籍的15名数学家中有芬兰裔的数学家1人,挪威裔数学家1人,英国裔1人,华裔1人。

英国籍的6名数学家中有德国裔数学家1人。

前苏联的5名数学家中有2人是前苏联解体后的俄罗斯数学家。

年龄30岁以下31~35岁36~40岁

人数41820

丘成桐是唯一获菲尔兹奖的华人数学家(美籍),后面会用一些篇幅来介绍他。

沃尔夫奖

菲尔兹奖的设立弥补了诺贝尔奖留给数学家的遗憾,但由于菲尔兹奖的奖励对象是40岁以下的青年数学家,因此它又给人们留下一些遗憾,那就是40岁以上的人被排除在外。

但是,这种遗憾恰好由1976年成立的沃尔夫基金会得到补偿。沃尔夫基金会是由沃尔夫及其家族捐献的1000万美元而成立的。其宗旨主要是为了促进科学与艺术的发展以造福于人类。沃尔夫基金会设有数学、物理、化学、医学、农业5个奖。

沃尔夫是德国人,他的父亲是一个五金商人。沃尔夫曾经研究过化学并获得了博士学位。后来他移居古巴,用了近20年的时间经过大量的试验,经历了重重艰辛,成功地发明了一种从熔炼废渣中回收铁的方法,从而成为百万富翁。1961—1973年他曾任古巴驻以色列大使,后来就定居以色列。他是沃尔夫基金会的倡导者和主要捐献者。基金会的理事会主席由以色列政府官员担任。评委会由世界著名科学家组成。

沃尔夫奖从1978年开始颁发,每年颁发一次,每个奖项的奖金为10万美元,由同时获同一个奖项的几个人共同享有。1978—1997年有33位数学家获得沃尔夫数学奖,由于沃尔夫数学奖具有终身成就奖性质,所以有30多位数学家都是当代闻名遐迩的数学大师,他们的成就在相当程度上代表了当代数学发展的水平和进展。下面是获得沃尔夫奖的数学家的一些情况:

国家美国前苏联法国德国日本瑞典匈牙利意大利加拿大英国

人数12643221111

美国的12位数学家中分别有芬兰裔、前苏联裔、华裔、德裔、波兰裔、挪威裔、匈牙利裔、阿根廷裔各一人。

另外,在33位数学家中至少有5人同时获得过菲尔兹奖和沃尔夫奖。

获奖数学家给我们的启示

虽然我们没有详细介绍获得菲尔兹奖和沃尔夫奖的几十位数学家的工作,但是我们从其他的书籍和文章的介绍中可以了解到他们的一些情况。

循着这些数学大师在数学研究之路上的足迹,我们看到,尽管他们从事的数学研究领域有很大的不同,但是在他们的研究工作中,我们却能看到有很多共同的东西在里面。

首先,就是他们的勤奋、刻苦和执著。一切科学的研究都少不了这一条,但是对于数学家来说就更是需要。数学的研究是艰深的、抽象的,有时甚至是乏味的。因此,就需要数学家要有坚强的毅力和锲而不舍、坚忍不拔的精神。在他们研究工作中,经常会遇到失败,会使几年或几十年的工作变成无用功。也许,获得菲尔兹奖的青年数学家是幸运的,因为他们的数学研究工作在40岁就取得了成功,并得到了承认,但他们的工作决不是轻而一举的。获得沃尔夫奖的数学家大都在60~80岁之间,有的得奖时已经退休,有几位数学家获奖时已经80多岁,他们把毕生的经历都倾注到数学研究中来,他们的这种精神确实令人钦佩,也值得后生学习。

其次,这些数学家们还有一个共同的特点,那就是他们能从众多的数学问题中选择值得探索的问题,这的确需要很强的分析能力和洞察力。

另外,从获奖数学家的统计中,我们还看到,无论是菲尔兹奖还是沃尔夫奖的得主,美国籍的数学家占了绝对优势。这说明,当今美国的数学水平居于世界前列,它重视科学和人才,吸引了全世界许多有才华的数学家到那里去参加研究工作或任教,这一方面促进了美国数学的发展,另一方面也使这些数学家的才能得到发展。前苏联的数学水平也是很高的,这与他们重视基础理论的教育和数学研究有很大关系,因而也培养和造就了不少卓有成就的数学家。另外,法国、英国、德国的数学教育和数学研究也有很好的基础和传统,从上面的两个获奖的人数统计中可以反映出来。日本的教育包括数学教育近半个世纪以来越来越受到重视,日本经济的发展对教育和理论研究水平的提高有很大的促进作用。同样,对所有国家来说,经济的发展、科学技术的水平、对教育的重视程度以及政治等方面的因素对数学的发展都会产生一定的影响。

获奖的华人数学家

在菲尔兹奖和沃尔夫奖的获奖数学家中,各有一位华裔的美籍数学家,他们就是陈省身和他的学生丘成桐。他们的获奖是中国数学家的荣誉,同时他们也为中国数学的发展做出了很多有意义的贡献。

丘成桐

丘成桐,1949年4月4日出生于广东汕头。10几岁时,父亲突然去世,给丘成桐一家的生活带来很大的困难。当时,丘成桐已经是香港培正中学初三的学生,为了解决部分生活费和学费,他不得不经常打工或帮助别人补课。清苦的生活并没有动摇他刻苦学习的决心和毅力,由于他的努力,于1966年以优异的成绩考入香港中文大学数学系。在大学期间,丘成桐更加勤奋,经到香港执教的美国加利福利亚大学伯克利分校的博士萨拉夫的推荐,提前结束了在香港大学的学习,于1969年秋来到美国,成为著名的美籍华裔数学家陈省身的博士研究生。1971年,丘成桐在伯克利取得了博士学位。

丘成桐在攻读博士学位期间,就解决了当时著名的沃尔夫猜想,这个猜测吸引了许多优秀的数学家,丘成桐对这一问题的解决,使当时的世界数学界意识到一颗数学新星的诞生。

1971年丘成桐获得了博士学位之后,他应邀来到美国著名的普林斯顿高等研究院访问一年。普林斯顿高等研究院是数学英才荟萃的地方,有着良好的学术研究气氛。丘成桐在这里结识了许多年轻的世界一流的数学家。一年后,他来到纽约大学石溪分校担任副教授。在随后的几年间,丘成桐在微分几何方面取得了很多重要的成果,1976年丘成桐被提升为斯坦福大学的教授。1978年,他应邀在芬兰赫尔辛基举行的世界数学家大会上做一小时的学术报告。有机会在世界数学家大会上做报告,这是数学家很高的荣誉。丘成桐的报告代表了他所从事的研究领域微分几何的研究方向、方法及其主流。

丘成桐对数学问题有很强的敏锐力、洞察力,他解决的卡拉比猜测、与广义相对论有关的正值量猜测等说明了这一点。基于丘成桐在他的研究领域内的贡献,1983年在华沙举行的世界数学家大会上丘成桐获得了菲尔兹奖章,那一年他33岁,成为获得菲尔兹奖的唯一的中国数学家。在介绍获奖工作时大会对丘成桐的工作评价是既深刻又广泛,称赞他不仅具备几何学家的直观能力,而且具有分析学家的才能。除此之外,他还于1979年当选为美国加利福尼亚州最优秀的科学家,1981年获得世界微分几何界最高奖之一——美国数学会的维布伦奖。

丘成桐在取得成就面前没有停步,对事业的不断进取精神使他在微分几何方面成为领袖人物。1989年,美国数学会在洛杉矶举行微分几何大会,丘成桐出任大会主席。

丘成桐成功之路,是一条充满了锲而不舍、坚韧不拔的精神的道路。对于一个问题的考虑,他可能要经过一次次失败的考验,最后要经过几年甚至10几年时间才能得到解答,这确实需要有坚强的毅力和战胜困难的决心。

丘成桐一直对祖国的数学事业非常关心。他从1984年起招收中国的学生作为他的博士生,关心青年数学人才的成长,对培养青年人有自己的观点和方法。他认为,不仅要教给学生特殊的技巧,更重要的是教他们学会如何欣赏好的数学问题。他也很重视让学生通过阅读大量的数学文献来领会数学的精髓。

陈省身

1911年出生于浙江嘉兴,他的父亲是晚清秀才。他的国文是由姑母在家里教会的,而他的小学算术则是由他的父亲利用一次在外地工作时的休假教他的。因此,尽管他没有上过初小,但却比较容易地考进了秀州中学的附属小学五年级。