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數學家張益唐:論文已發表 我并沒有推翻黎曼假設

文|劉煒祺 編輯|米娜

沒有任何寒暄和交流,今天早上九點一開播,張益唐直接進入主題,解釋起最近大家最關心的“朗道-西格爾零點猜想”。

整個直播畫面,一張不大的白板占據一半的空間,大多數情況下只能看到張益唐的半張臉或后腦勺,那張密密麻麻寫滿函數和公式的白板,仿佛才是這場直播的主角。

面對網絡上很多不懂數學的人提出的疑問——比如零點問題解決了什么?難道就是證明了黎曼假設是錯的?對此,張益唐回應稱,“我再說一遍,我沒有這個本事,我只是在一定范圍內做部分的解決,黎曼假設應該是對的。如果說我推翻了黎曼,估計大家沒什么人會相信我。”

11月8日,著名數學家、美國加利福尼亞大學圣巴巴拉分校數學系教授張益唐通過直播面向大眾做了一場關于“朗道-西格爾零點猜想”的線上報告。在直播中,張益唐特別強調,他的相關論文已經發表。同時他表示,“我最近在數學上又作出了一個應該說是很大的成果。可以說是弱一點的形式,但本質上已經解決了朗道-西格爾零點猜想問題。解析數論的同行會知道,這個問題的解決,可能比孿生素數猜想的意義更大。”

來源:視頻截圖

“朗道-西格爾零點猜想”成果究竟有什么意義?《中國科學報》曾發文介紹稱:該猜想與已經懸置160多年的著名數學難題“黎曼猜想”相關。簡單說,如果存在朗道-西格爾零點,那么黎曼猜想就是錯的;如果朗道-西格爾零點不存在,則不會和黎曼猜想發生沖突。但無論是哪種結果,都是數學史上里程碑式的事件。他的同事、數論學家Stopple曾說,“在某種意義上,(其概率)就像是同一個人被閃電劈中兩次。”

但就是這樣一位取得重大成就的數學天才,人生中有很長的一段時間,學術生涯和生活都過得相對窘迫和艱難。作為北大本碩畢業、普渡大學博士畢業的數學天才,50歲之前他曾是美國肯塔基州一家賽百味店里落魄的會計和收銀員。年過半百,才經人推薦來到美國東北部的新罕布什爾大學擔任臨時講師。直到58歲,2013年發表“孿生素數猜想”論文,他才一舉成為世界聞名的數學家。

成名后,巨大光環帶來的社會各界的關注和世界的喧囂,并沒有打亂這位數學家研究的節奏,他依舊專注和沉浸在自己的數學世界里。經過九年時間的沉淀,他再次拿出了重磅的“朗道-西格爾零點猜想”論文,又一次震驚業界。而今年,他已經67歲了。

11月5日,在山東大學舉辦的“傳統與創新”為主題的學術沙龍上,張益唐妻子孫雅玲曾提到,“說實在的,他鉆研數學鉆得有點'神經’了。”她透露稱,張益唐每天早上七點多天蒙蒙亮就拄著拐杖、背著書包走了,晚上走回家都七點了,“回到家,研究做不出來就一直嘟囔:'零點零點’,連我都知道零點了。”最后,她想了個辦法,每天晚上把菜準備好,讓他回來炒菜,把注意力分散一點。

熱愛文學的數學家

1955年張益唐出生于上海,13歲前,他與外婆一起在上海生活,父母則在北京工作。其父親是電氣工程專業的大學教授,母親是政府機關的文員。

上世紀60年代初,少年兒童出版社曾出版過一套經典的科普讀物《十萬個為什么》,一共八冊。張益唐攢了兩個月零花錢,花了六毛五分錢買了第八冊《數學》,之后又攢錢買下了第七冊《動物》和第六冊《地質地理》。

三本書看完后,他發現自己對《數學》最感興趣。也是通過這本書,少年心里有了自己憧憬的英雄:“數學王子”高斯。

13歲時,他跟隨父母搬去了北京,在清華大學附中讀初中。一年后,因文革父母被下放,他跟隨母親去湖北農村改造。那段時間,他背過上百斤麻袋,走過十幾里泥路。之后,他又從農村被調往工廠,在工廠里制作掛鎖。

1977年,高考恢復后,張益唐立刻報考了北京大學數學系。第一年因種種原因,他未能考上,于是他決定再考一年。第二年,他如愿考上北京大學數學系本科,師從時任北大校長的數學家丁石孫,以及數論領軍人物潘承彪。

張益唐曾說過,他一生中最美好的時光是在北大度過的。他還記得,他在學校當助教時,教本科的師弟師妹們微積分。當時他教課是在北大的俄文樓,不遠處的未名湖是他常常跑步的地方。下課后,走回宿舍或在去飯堂的路上,興致好時他還會背誦《紅樓夢》里的詩詞給學生們聽。

跟人們固有印象中刻板的數學家不同,張益唐的生活里不僅有數學,他本人還有較好的文學功底。他能背《紅樓夢》和《西游記》中的許多段落,對西方文學中的一些古典派大作家也是如數家珍。就算之后去了美國,每當他去紐約的好友家敘舊,兩人在門口抽著煙閑聊時,談的都是雨果、巴爾扎克、莫泊桑和陀思妥耶夫斯基。

因為數學成績極好,又頗有文學功底,在北大,張益唐堪稱風云人物。

在此期間,他也逐漸明確自己向往的研究方向,一種純粹的數學問題:數論。但當時國內百廢待興,各行各業都主張以實用的知識和技能建設祖國。最終在北大校長丁石孫的推薦和安排下,他選擇去美國普渡大學繼續深造,師從莫宗堅教授,研究實用性更強的代數幾何方向。

但這一決定,卻讓他之后的人生過的頗為艱難和窘迫。

不懂世故的學術人

進入美國普渡大學的第一個學期,張益唐和導師莫宗堅幾乎每天見一面,研討莫教授的“雅各比猜想”論文,他們時常會討論到黃昏。

但此后發生的一些事情,讓他們之間的關系逐漸產生了裂痕。

張益唐想要以“雅各比猜想”為題,當作自己的博士學位論文。然而,自己的學生要在博士階段,把導師一生的難題解決掉,這多少有些不顧情面,少了點人情世故。莫宗堅勸說張益唐,這題目太難。但張益唐認為,就是因為難才更要挑戰。

這之后,張益唐的理想也與導師的專業發生了分歧。張益唐更希望思考自己喜歡的數論問題,比如黎曼猜想就是數論有關的問題,而不是莫教授研究的實際型問題。

于是,他們之間的討論頻次,從每天一次變成了每周一次,再到后來的一個月一次。普渡大學博士在讀時間不超過七年,而張益唐一直拖到了第六年半才畢業。

按照學術圈慣例,導師有責任給學生寫推薦信,幫助學生畢業后順利謀職和發展。但莫教授既沒有寫推薦信,也沒提供任何幫助。當張益唐提出要去拜訪解析數論大家伊萬涅茨時,莫教授只給了他一個祝福:祝你好運。

后來,張益唐回憶起這段經歷時曾說:“不堪回首,不愿多提。”

沒拿到推薦信的張益唐,去各個學校應聘,都無疾而終,沒有一個能夠接收他的教職。最終在北大化學系校友的邀請下,他來到其在肯塔基州開的賽百味加盟店當會計,有時也幫忙收銀。不工作時,他常去附近肯塔基州大學圖書館讀代數幾何和數論方面的期刊文章。

對這段經歷,張益唐說:“按一般人來講,我是過得很慘,但我覺得這不是很好嗎?我也有時間。讀博士時,雖然我放棄了解析數論,但我一直關注,我覺得還是可以做。雖然我連工作都沒有,但我還是可以回到解析數論里去。”

轉機出現在1999年。

這一年年初,一位在英特爾公司工作的北大師弟找到了張益唐,想讓他幫忙解決一個網絡設計中技巧性極強的純數學問題,張益唐僅花了一個星期就解出來了,后來還成為了一項專利。為表示感謝,在師弟的推薦下,張益唐來到位于美國東北部的新罕布什爾大學擔任臨時講師。在這里,他每學期上4門課,按日結薪,沒有研究經費。

但這已經是當時的張益唐能夠找到的最接近學術的工作。

極致專注的數學狂人

50歲那一年,臨時講師張益唐才真正被學校聘為正式講師。

但其實,2001年在《杜克數學期刊》上的那篇與黎曼猜想相關的論文發表后,當時的系主任Kenneth Appel就想直接通過這篇文章將張益唐提升為教授級別,但這一提議遭到系里同事的反對。而當時,系里一個32歲的大學生,工作的第二年就提了終身教職。校方給出的理由是:張益唐論文數量不夠。

過往40多年的學術生涯里,張益唐只發表過3篇論文。除了2013年的孿生素數猜想之外,另外兩篇分別發表在2001年的《杜克數學期刊》和1985年的《數學學報》上。

張益唐的論文數量少的原因在于,他不甘心把自己手上積攢的一些研究成果,隨時拿出來發表。“為什么我不能把它完全做完?完全做完之后拿出來的東西就是大東西了。”

而他選擇的也是數學中最具挑戰的研究方向。他曾在采訪中表示,“我有這個野心,黎曼猜想在數學界是公認的,不管是哥德巴赫猜想還是孿生素數都沒法跟它相比,它是最重要和最著名的問題。”

重大問題的突破不僅需要時間,也面臨著巨大風險。曾有人問張益唐:“這個問題上如果做了十幾年,卻沒能成功,甚至世界上沒有幾個人知道你在做這個工作,那怎么辦?”張益唐回答道:“那才好呢,這樣我就可以安靜下來。”

自2013年張益唐發表“孿生素數猜想”論文后的九年里,張益唐一直在推進“朗道-西格爾零點猜想”的研究。2022年11月8日,111頁的相關論文終于發表了。作為廣義黎曼猜想的“一種特殊并且可能比其弱得多的形式”,朗道-西格爾零點猜想的證明對于推動黎曼猜想有極大的意義。

在漫長的研究背后,是張益唐對數學的極致專注。《紐約客》曾問他,數學家需要什么天賦嗎?他的回答是:專注。同時他說,“你永遠不能放棄自己的個性,可能在你面前的事情很復雜,解決它很漫長,但是你應該善于利用直覺中最主要的部分。”

張益唐的妻子孫雅玲曾說,有時張益唐會徹底沉浸在一種只有數學的狀態里,一旦進入這種狀態,在長達兩三個月的時間里,就會經常自言自語,“腦子就像走神一樣。”

“他根本就不能開車,什么也不能,就走路,低頭走,邊走邊想,就這樣的。有時我睡到半夜一看,給我嚇一跳,他睜著眼睛呢,就是睡睡醒醒、醒醒睡睡的狀態。”

當有人問張益唐:是如何維持對一件事情的專注?

他是這樣回答的:“這是一種習慣,某種程度我都覺得是不是我得了一種強迫癥,就說你想停都停不下來。”

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