丘成桐:享受数学之美等

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  王黎黎 赵学君 高 凌 鲁金鑫 卢鸿义
  数学是奇妙的,也是生涩的。即使是立志在数学领域建功立业的年轻学生,能坚持到最后并出成果的,也是寥若晨星。著名数学家丘成桐就是这样一颗“晨星”。
  1966年,丘成桐考入香港中文大学数学系,3年修完大学课程。他的出众才华被一代宗师陈省身发现,将其破格收到美国加州大学伯克利分校自己的门下直接攻读博士学位。
  伯克利分校是世界微分几何的中心。在名师的指导下,丘成桐如饥似渴地学习,他攻读了拓朴、几何、微分方程、数论、组合学、概率及动力系统等学科。常常有这样的情景——偌大的教室中,听课的学生越来越少,最后竟然只剩下教授一人面对讲台下唯一的学生悉心教诲。这唯一的学生,就是丘成桐。
  到伯克利分校学习一年后,22岁的丘成桐完成了他的博士论文,文中巧妙地解决了当时十分著名的“沃尔夫猜测”,这使当时的世界数学界意识到一个数学新星的出现。
  丘成桐取得博士学位后,在应邀前往普林斯顿高等研究院访问的一年中,结识了许多年轻的世界一流数学家,完成了两篇论文。1972年秋,年仅23岁的丘成桐应邀来到纽约大学石溪分校担任副教授。在1973年美国数学会举行的微分几何大会上,丘成桐做了三个学术报告,以卓越的能力和杰出的贡献,向数学界显示了自己在微分几何领域的领先水平。
  26岁时,丘成桐就已在数学研究上登峰造极,成就了一生的辉煌,创造了一个中国人的数学神话。有人说,丘成桐与其他数学家不同,他把数学推向中国,推向整个华人世界,这是他的伟大之处。“陈省身教授提出的中国成为世界数学大国的愿望已实现,中华数学事业已进入丘成桐时代,中国将成为世界数学强国!”英国数学大师约翰,科茨这样说。
  数学是奇妙的,只有锲而不舍才能探求其中真谛。对于丘成桐这样的数学家来说,在享受美丽数学的同时,也把数学融入了自己的生命之中。
  
  丘成桐语录
  
  ·数学之美在于简约严谨,应用一些简单的数学定理把大自然万物的关系描述出来。
  ·影响我至深的是中国文学,而我最大的兴趣是数学。
  ·“兴趣”的关键是思想的自由。
  ·我一生最大愿望是帮助中国强大起来。
  ·奥林匹克数学竞赛成就了数学大国梦。
  
  李政道:从“神童博士”到大师
  
  1926年11月25日,李政道降生于上海一个“名门望族”的家庭,父亲李骏康毕业于南京金陵大学农化系,母亲张明璋是上海启明女子中学毕业生。在那时这可算是一个典型的知识分子家庭。父母对他的教育十分尽心和严格,专门为他请了家庭教师,使他在数学、英文和国文方面很早就打下了坚实的基础。
  然而,他的少年时代正身逢战乱。卢沟桥事变后不久,日本侵略军便占领了上海,李政道兄弟几人先后辗转到江西。在江西,虽说生活苦些,但毕竟没有隆隆的炮声。那样的年代里,难得有这样一个相对安静的学习环境,李政道把所有的心思都用在了学习上。
  读高三的时候,学校的训导主任找到他,说不少老师都夸奖他学习刻苦,特别是数学、物理很突出,因为战乱期间,学校聘老师很困难,校方考虑请他为低年级同学上这两门课。就这样,还是学生的李政道,走上了讲台,讲授数学和物理课。
  1943年秋,年仅17岁的李政道考入了迁址到贵州的浙江大学。在这里,李政道开始接触到一些国际知名的物理学家和量子力学、狄拉克方程、光谱精细结构、中微子实验与理论等重要的物理前沿问题。然而,随着日军侵入贵州,浙江大学被迫停办,李政道又转入昆明西南联合大学。在西南联大求学是李政道一生中最难忘的日子,物理学家吴大猷在这期间对他的成长起到了最重要的作用。
  1945年,当美国第一颗原子弹试验成功后,当时的国民政府也想造原子弹,并决定在数学、物理和化学三科各选两个成绩优秀的年轻人去美国留学。1946年秋,“学习刻苦,思维敏捷。有创新精神”的李政道经吴大猷推荐,踏上了赴美留学之路,考入芝加哥大学研究生院学习,师从著名物理学家费米教授。这年李政道19岁,还是大二学生。
  在芝加哥大学,李政道和已先来这里留学的杨振宁碰到了一起。他们都住在芝加哥大学的国际学生公寓内。从这时开始,两位极端敏锐而快捷的思考者,开始“很认真地讨论物理学中的一些问题”。
  三年后,李政道便以“有特殊见解和成就”通过了博士论文答辩,被誉为“神童博士”,年仅23岁。29岁时,李政道成为了哥伦比亚大学二百多年历史上最年轻的教授。
  也就在那段时间里,李政道拥有了和爱因斯坦面对面的机会。很多年后,当李政道回忆起与爱因斯坦探讨论文的经历,爱因斯坦对他说的那句“Wish yousuccess in physics(祝你在物理学中获得成功)”祝福犹在耳畔,爱因斯坦那双大、厚而温暖的手余温犹存。“爱因斯坦‘住过此球’,这颗蓝色的星球就比宇宙的其他部分有特色、有智慧、有人的道德。”李政道如是说。
  1957年1月15日下午,哥伦比亚大学物理系举行新闻发布会。被称为美国实验物理之父的拉比(Rabi)教授向公众宣布,物理学中的一个被称为“宇称守恒”的基本定律被推翻了。
  这就是李政道和杨振宁研究发现的“弱相互作用宇称不守恒”原理。凭借这一研究成果,他们获得了1957年诺贝尔物理学奖。一项科学研究在发表的第二年就获得诺贝尔奖,这在诺贝尔奖的历史上还是第一次。而到那时为止,李政道也成为历史上第二个最年轻的诺贝尔奖获得者。
  获奖时,李政道和杨振宁都是中国国籍。至今为止,在诺贝尔奖的正式记录上,他们两人仍是仅有的中国籍获奖者。
  
  李政道语录
  
  ·科学研究就像呼吸一样重要,是我生命的一部分。
  ·对我而言,研究就是生活:生活就是研究。诺贝尔奖是对科学贡献的褒奖,而科学家本人并不能因为追求诺贝尔奖去做学问。
  ·中国学生最需要加强的就是活学、活用,学校要强调个性自由发展的空间,让学生在玩耍中获得知识,而不是从一个模子里去批量制造人才。不落俗套的思维方式使人的创造力得到最大程度的发挥。
  ·思索、敢说、相信自己,这对科学家很重要,尤其是年轻人。
  丁肇中:独一无二的“丁”
  
  在雨季的时候,一个像波士顿这样的城市,在一秒钟之内要落下千千万万的雨滴。如果其中的一滴雨有着不同的颜色,我们怎么找出那一滴雨?这似乎是一个不可能完成的任务。而那“一 滴雨”,最后被物理学家丁肇中找到了,他发现了构成物质的第四种粒子——J离子!
  丁肇中的物理学研究生涯,是从大学毕业后开始的。他立志要从事研究工作,于是选择了在瑞士日内瓦欧洲核子研究中心一份薪金较低的工作。一年后,他到哥伦比亚大学物理系担任讲师,1967年起转到麻省理工学院担任教授。
  从1966年开始,丁肇中领导的实验小组进行了一连串关于量子电动学和矢量介子的实验工作。1972—1974年,实验小组在美国布鲁海文国家实验室进行实验,发现了第四种夸克(quark)。丁肇中将其命名为J粒子,寓意是中国人发现的粒子。
  当丁肇中发现J粒子的消息传到正在紧张工作的美国哥伦比亚大学莱德曼教授和他的小组时,莱德曼教授简直被惊呆了。因为7年前的1967年,他就在丁肇中工作的那台加速器上工作过,只看到了一些模糊的反常现象,便放弃了探索,带领他的实验小组全班人马转移到条件更好的费米国立实验室继续搞研究。莱德曼让获得诺贝尔奖的机会从自己的眼皮底下溜走了!J粒子的发现,使沉寂十多年的物理学界为之震动,被国际高能物理学界誉为物理发展史上的一个重要里程碑。自从1897年J.J.汤姆逊发现第一个基本粒子——电子,已经过去了半个多世纪,迄今基本粒子已成为拥有300多个成员的庞大家族了。基本粒子大都是短命鬼,像已发现的几种重光子,寿命只不过一亿亿分之一秒。然而,J粒子的寿命特别长,要比其他伙伴长一千倍!设想在我们中间,若有一天突然闯进来一个一千多岁的老人,那种轰动性会怎样?美国麻省理工学院院长杰米韦森说:“丁肇中教授的研究,为人类开拓了宇宙未知的领域,使基本粒子物理迈进了一个新的境界。”
  1975年2月14日,当时的美国总统福特也特别发来了贺电,向丁肇中领导的实验小组取得的成就致敬。
  翻开物理学史,不难发现,物理学的发展犹如长江、黄河之水,后浪推前浪,滚滚不息。
  17世纪,英国伟大的物理学家牛顿抓住了机械运动最本质的规律,建立了万有引力理论:19世纪,麦克斯韦把零散的电磁现象加以归纳提炼,建立了电磁理论。这两种宏观的、长存的相互作用力,易于被人们观测和认识,但人们发现这两种理论存在着矛盾。1915年,爱因斯坦提出的广义相对论和20世纪30年代出现的量子力学,弥补了上述两种理论的不足,形成了“量子电动力学”。
  随着科学的发展,在微观世界的研究中,又面临许多新课题:在宇宙射线里和高能加速器中,相继发现了一大批“基本粒子”,无法用经典物理学来解释。这些“基本粒子”令人眼花缭乱,难以理出头绪。
  在世界各国科学家的共同努力下,人们把原子中的各种粒子分成“轻子”和“强子”两大类。“强子”又可以再分割。那么,究竟什么是构成物质的真正“基本粒子”呢?1963年,青年科学家盖尔,曼提出“夸克”论,设想强子是由上、下、奇3种“夸克”的不同组合构成的。
  丁肇中通览了物理学发展史后,看清了自己要走的路。对于丁肇中来说,近代物理学就像是一个大旋涡,其中心部分就是实验高能物理学,越接近这个旋涡的中心吸引力就越大。
  1972年,丁肇中向布鲁克海文国立实验所提出了寻找新粒子的计划。由于这一实验费用多、难度大,所以,他的计划一出台,便受到来自各方面的批评和责难,其中包括很多著名的物理学家。
  面对来自各方面的非难,丁肇中毫不示弱,坚信自己的预见,决心向常识挑战。他再三告诉自己的实验组成员:“不要管反对意见是多么不可一世,决不要放弃自己的科学观点,要毫不胆怯地迎接挑战,要始终坚持对正确科学观点的探求。”
  最终的事实证明了丁肇中的观点是对的。J粒子的发现,使实验物理学家和理论物理学家都大为惊异:现有的基本粒子理论中出了一个大漏洞,为什么先前没有预料到它的存在呢?那些曾经嘲讽、攻击过丁肇中的权威们,在事实面前,也只能认输了。
  他的实验改写了物理教科书,给亚核子世界重绘了一幅崭新的图画。
  1976年的冬天是难以忘怀的。这年冬天,丁肇中带领实验组的全体成员,到斯德哥尔摩接受了当年的诺贝尔物理学奖。在授奖典礼的当天晚上,在欢声笑语、灯光辉煌的瑞典首都斯德哥尔摩都会大厅内。在人们祝贺声中,丁肇中谦逊地说:“J粒子也不过是真理大海海滩边一颗光滑的卵石罢了。”
  
  丁肇中语录
  
  ·认识物质世界,发现大自然的奥妙,这种基本的知识是无涯的,超越年龄、时代和国界的限制。
  ·你一定要对你做的事有兴趣,然后要专心专注于这件事情。
  ·只要你肯干,肯自强,一个普通人也可以有伟大的成就。
  ·一个中学生如果对自然科学有兴趣,就应该彻底了解书本上、课题上所说的东西与课外自然现象之间有什么联系,而不要完全背书,死记公式,须知死记公式、完全背书是没有多大用处的。
  
  朱棣文:“不幸”生于杰出家庭
  
  1997年10月15日凌晨,美国斯坦福大学教授朱棣文在睡梦中被一阵电话铃声惊醒,原来是他的学生打来的:“朱先生,恭喜您获得诺贝尔奖!”他的回答是:“别开玩笑!”可是,刚刚放下电话,一名记者又来电话问他获得诺贝尔奖的感想,他还是不信。后来电话不断地打进来,直到斯坦福大学的有关人员告诉他获得诺贝尔奖的消息已在国际网络中登载,他这才相信。
  在当天上午10点学校专门举行的记者招待会上,朱棣文说:“获奖只能说明我的运气比较好。想想看有这么多比我杰出的科学家都没有得奖,我便不会把它看得太重。”会后,他赶紧背上背包去给学生上11点钟的课。
  1948年,朱棣文出生于美国密苏里州的圣路易斯城,在纽约市长岛长大,生长在一个学术世家,他的父母亲和三兄弟都是博士。父亲朱汝瑾祖籍江苏太仓,母亲李静贞祖籍天津,同为麻省理工学院博士,都是颇负盛名的化学家。他的哥哥朱筑文是麻省理工学院博士,现任斯坦福大学医学系教授。弟弟朱钦文21岁即获得哈佛大学物理学博士。家庭环境对朱棣文产生了相当大的影响,亲人的成就时时都对他形成一种无形的压力。
  朱棣文说:“生活在一个杰出人才辈出的家庭之中,你常常会感觉到自己是一个笨蛋。”他认为和兄弟们相比,自己逊色多了。他在从事物理学研究时,如果三四个月中没有重要的新进展,就会感到惶惶不安。
  朱棣文的激光制冷捕捉技术,有着非常广泛的实际用途。这种技术可以用来做精确测量,特别是做“重力测量”,还可以利用这种技术做成重力分析图,由 此解开地球上的许多谜团,例如:观察油田的内层,勘探海底或地层内的矿物质:在生物科技上,可以解读脱氧核糖核酸(DNA)的密码;研究“原子激光”,制造精密的电子元件:测量万有引力。进一步发展太空宇航系统。进行准确的地面卫星定位等。也正因为这样巨大的使用价值,这一技术被称为“是一个伟大的研究成果”!
  
  朱棣文语录
  
  ·我们不一定要是天才,但我们要知道自己的目标和计划:我们会时常受到挫折,但不要失去热情。
  ·中国的学校过多强调学生的书本知识,过于频繁地进行书面考试,而在激励学生的创新精神方面做得不够。
  
  陈省身:一生只做一件事
  
  他的数学,至美,至纯:他的一生,至简,至定。他就是著名数学家陈省身。
  陈省身基本上是个天才,他只上过一天小学。19岁那年,陈省身考入清华大学读硕士。在清华,陈省身听了德国汉堡大学数学家W.布拉施克的“微分几何的拓朴问题”后,决定去汉堡读书。在汉堡,他有幸接触了布拉施克、E.凯勒、E.嘉当等世界最伟大的数学家的思想和学术。
  1937年,陈省身从汉堡回到国内,正值抗日战争爆发。他随西南联大南迁,在昆明的煤油灯下写出的两篇文章,发表在普林斯顿大学与高级研究所合办的刊物《数学纪事》上,数学家H.威尔和A.韦伊认为陈省身的研究工作达到了“优异数学水准”。极力邀请陈省身到普林斯顿去。
  1943年,那时的整个世界都陷入大战中,陈省身乘坐美国的军用飞机用了一个星期,才到达美国。
  这一年,陈省身一鸣惊人,32岁的他在美国普林斯顿高级研究所完成了关于高斯一博内公式的简单内蕴证明。这篇论文被誉为数学史上划时代的论文,是陈省身一生中最重要的数学工作,他也因此被国际数学界尊称为“微分几何之父”。
  陈省身的数学研究范围极广,在整体微分几何上贡献卓越,曾先后主持、创办了三大数学研究所,造就了一批世界知名的数学家,影响了整个数学的发展。
  1984年,他获得了数学界的诺贝尔奖“沃尔夫奖”,成为唯一获此殊荣的华人数学家。
  早在20世纪80年代初,陈省身就响亮地提出:“21世纪中国将成为数学大国!”这被称为“陈省身猜想”的预言从此在数学界广为流传。为了实现这一愿望,陈省身付出了自己晚年的全部心血。经过不懈努力,南开数学研究所终于在1985年建成,陈省身欣然接受邀请出任所长,2000年,他回到南开永久定居。在他的领导下,今天的南开数学研究所,已经成为国内外瞩目的数学中心。
  陈省身说,自己一生只会做一件事,就是数学。数学之美使他拥有了一个几乎完美的人生。
  2004年11月2日,经国际天文学联合会下属的小天体命名委员会讨论通过,国际小行星中心正式发布第52733号《小行星公报》通知国际社会,将一颗永久编号为1998CS2号的小行星命名为“陈省身星”,以表彰他对全人类的贡献。
  
  陈省身语录
  
  ·我读数学没有什么雄心,我只是想懂得数学,如果一个人的目的是名利,数学不是一条捷径。
  ·在现代数学飞速发展的今天,数学前沿可能向我们意想不到的任何方面延展。但有一点似乎可以肯定,几何学将是21世纪数学研究的前沿阵地之一。
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