數(shù)學(xué)家故事 激發(fā)孩子學(xué)習(xí)興趣
來(lái)源:大連奧數(shù)網(wǎng)整理 2011-09-14 13:28:14
先父的心愿是:“尋孔顏樂(lè)處,拓萬(wàn)古心胸。”
我只知自得其樂(lè),找尋我心目中宇宙的奧秘:
“衣沾不足惜,但使愿無(wú)違。”
文學(xué)激情
讓我立志做大學(xué)問(wèn)
我個(gè)人認(rèn)為:感情的培養(yǎng),是做大學(xué)問(wèn)最重要的一部份。
清朝作家汪中在《漢上琴臺(tái)之銘》中有句云:“撫弦動(dòng)曲,乃移我情。”這是引古文《琴苑要錄》:“伯牙學(xué)琴于成連,三年而成,至于精神寂寞,情之專一,未能得也……伯牙心悲,延頸四望,但聞海水汨沒(méi),山林谷冥,群鳥(niǎo)悲號(hào),仰天長(zhǎng)嘆曰:‘先生將移我情。’”從此以后,伯牙彈琴就達(dá)到成連要求的境界。這說(shuō)明,一個(gè)人的感情,是可以變動(dòng)的。
這一段話,對(duì)我深有感觸。立志要做大學(xué)問(wèn),只不過(guò)是一剎那間的事。
我年少時(shí),并不喜歡讀書(shū),在家鄉(xiāng)的平原上嬉戲玩耍,也在沙田的山丘和海濱游戲。與同伴在一起,樂(lè)也融融,甚至逃學(xué)半年之久。真可謂倘佯于山水之間,放浪形骸之外。
在這期間,唯一的負(fù)擔(dān)是父親要求我讀書(shū)練字,背誦古文詩(shī)詞,讀近代的文選,也讀西方的作品。
但是當(dāng)時(shí)我喜愛(ài)的不是這些書(shū),而是武俠小說(shuō),從梁羽生到金庸的作品都看了一遍。父親認(rèn)為這些作品文字不夠雅馴,不許我看,所以我只得躲在洗手間偷偷閱讀。
至于名著如《水滸傳》、《三國(guó)傳義》、《紅樓夢(mèng)》等則是公開(kāi)的閱讀,因?yàn)檫@是父親認(rèn)為值得看的好書(shū)!度龂(guó)演義》和《水滸傳》很快就引起我的興趣,但是讀《紅樓夢(mèng)》時(shí)僅看完前幾回,就沒(méi)有辦法繼續(xù)看下去。
14歲時(shí),父親便去世了。這或許是我一生中最大的打擊。
父親去世后,我將《紅樓夢(mèng)》仔細(xì)地讀過(guò)一遍,也開(kāi)始背誦其中的詩(shī)詞。由于父親的早逝、家庭的衰落,與書(shū)中的情節(jié)共鳴,開(kāi)始欣賞而感受到曹雪芹深入細(xì)致的文筆,絲絲入扣地展現(xiàn)不同的人物、情景,逐步描寫出舊社會(huì)的一個(gè)大悲劇。40多年來(lái),我有空就看這部偉大的著作,想象作者的胸懷和澎湃豐富的感情,也常常想象在數(shù)學(xué)中如果能夠創(chuàng)作同樣的結(jié)構(gòu),是怎樣偉大的事情。
中國(guó)文學(xué)外,我也讀西方的文學(xué),例如歌德的《浮士德》。這本歌劇描述博士浮士德的苦痛,與《紅樓夢(mèng)》相比,一是天才的苦痛,一是凡人的苦痛。描寫苦痛的極至,竟可以說(shuō)得上是壯美的境界,足以移動(dòng)人的性情。
十年磨一劍
文學(xué)給了我堅(jiān)持的力量
做研究生時(shí),我有一個(gè)想法,微分幾何畢竟是牽涉及分析(即用微積分為工具)和幾何的一門學(xué)問(wèn),幾何學(xué)家應(yīng)該從分析著手研究幾何。況且微分方程的研究已經(jīng)相當(dāng)成熟,研究研究幾何大有可為。雖然一般幾何學(xué)家視微分方程為畏途,我決定要將這兩個(gè)重要理論結(jié)合,讓幾何和分析都表現(xiàn)出它們內(nèi)在的美。
在柏克萊的第一年,我跟隨Morrey教授學(xué)習(xí)偏微分方程,當(dāng)時(shí)并不知道他是這個(gè)學(xué)科的創(chuàng)始者之一。從他那里我掌握了橢圓形微分方程的基本技巧。在研究院的第二年我才開(kāi)始跟隨導(dǎo)師陳省身先生學(xué)習(xí)復(fù)雜幾何。
畢業(yè)后,在我的學(xué)生和朋友的合作下,逐漸將幾何分析發(fā)展成一個(gè)重要的學(xué)科,也解決了很多重要的問(wèn)題。
這是一種奇妙的經(jīng)驗(yàn),每一個(gè)環(huán)節(jié)都要花上很多細(xì)致的推敲,然后才能夠?qū)⒄麄(gè)畫面構(gòu)造出來(lái),正如曹雪芹寫作《紅樓夢(mèng)》一樣。
尼采說(shuō):“一切文學(xué),余愛(ài)以血書(shū)者。”
曹雪芹說(shuō):“字字看來(lái)皆是血,十年辛苦非尋常。”
我們眾多朋友創(chuàng)作的幾何分析,也差不多花了十年才成功奠基。不敢說(shuō)是“以血書(shū)成”,但每一次的研究都很花費(fèi)工夫,甚至廢寢忘餐,失敗再嘗試,嘗試再失敗,經(jīng)過(guò)不斷的失敗,最后才見(jiàn)到一幅美麗的圖畫。
數(shù)學(xué)創(chuàng)作如寫小說(shuō)
不能脫離現(xiàn)實(shí)
簡(jiǎn)潔有力的定理使人喜悅,就如讀《詩(shī)經(jīng)》和《論語(yǔ)》一樣,言短而意深。有些定理,孤芳自賞;有些定理卻引起一連串的突破,使我們對(duì)數(shù)學(xué)有更深入的認(rèn)識(shí)。每一個(gè)數(shù)學(xué)家都有自己的品味和看法,我本人則比較喜歡后一類數(shù)學(xué)。
當(dāng)定理證明后,我們會(huì)覺(jué)得整個(gè)奮斗的過(guò)程都是有意思的,正如智者垂竿,往往大魚(yú)上釣后,又將之放生,釣魚(yú)的目的就是享受與魚(yú)比試的樂(lè)趣,并不在乎收獲。
從數(shù)學(xué)的歷史看,只有有深度的理論才能夠保存下來(lái)。千百年來(lái),定理層出不窮,但真正名留后世的結(jié)果卻是鳳毛麟角,這是因?yàn)橛行乱獾奈恼聦?shí)在不多,有時(shí)即使有新意,但是深度不夠,也很難傳世。
當(dāng)年我看武俠小說(shuō),很是興奮,也很享受,但是很快就忘記了。在閱讀有深度的文學(xué)作品時(shí),卻有不同的感覺(jué)。有些武俠小說(shuō)雖然很有創(chuàng)意,但結(jié)構(gòu)不夠嚴(yán)謹(jǐn),有很多不合理的元素,與現(xiàn)實(shí)相差太遠(yuǎn),最終不能沁人心脾。
我們幾個(gè)朋友在研究和奮斗過(guò)程中,始終不搞太抽象的數(shù)學(xué),總愿意保留大自然的真和美。
數(shù)學(xué)創(chuàng)作也如寫小說(shuō),總不能遠(yuǎn)離實(shí)際。紅樓夢(mèng)能夠扣人心弦,乃是因?yàn)檫@部悲劇描述出家族的腐敗、社會(huì)的不平、青春的無(wú)奈,是一個(gè)普羅眾生的問(wèn)題。好的數(shù)學(xué)也應(yīng)當(dāng)能接觸到大自然中各種不同的現(xiàn)象,才能夠傳世。
今日有些名教授,著作等身,汗牛充棟,然而內(nèi)容往往脫離現(xiàn)實(shí)。一生所作,不見(jiàn)得比得上一些內(nèi)容與實(shí)際有關(guān)的小品文,數(shù)十載后讀之,猶可回味。我自己做研究,有時(shí)也會(huì)玄思無(wú)際,下筆滔滔,過(guò)后才知空談無(wú)益,不如學(xué)也。
方程的簡(jiǎn)潔美
引導(dǎo)我找到研究方向
空間曲率的概念對(duì)我具有極大的吸引力,我從廣義相對(duì)論中知道所謂Ricci曲率的重要性。通過(guò)愛(ài)因斯坦方程,它描述物質(zhì)的分布,這個(gè)方程的簡(jiǎn)潔和美麗使我詫異。所以我始終在這個(gè)問(wèn)題上圍繞著不停地打轉(zhuǎn)。
我認(rèn)為了解Ricci曲率,是了解宏觀幾何的最重要一環(huán),但幾何茫茫,無(wú)從著手。有一天很高興地發(fā)現(xiàn)卡拉比先生在1954年時(shí)有一篇文章,敘述在復(fù)雜幾何的領(lǐng)域中,Ricci曲率有一個(gè)漂亮的命題,但他卻沒(méi)有辦法證明這個(gè)命題。當(dāng)時(shí)我很興奮,但也覺(jué)得它不大可能是真實(shí)的,因?yàn)檫@個(gè)命題實(shí)在太美妙了。所有年青的朋友都是這么說(shuō),甚至我的導(dǎo)師也是這么說(shuō)。
陳先生甚至認(rèn)為這個(gè)研究方向的意義不大,我卻固執(zhí)地認(rèn)為對(duì)卡拉比猜想總要找出一個(gè)水落石出的答案。我和我的朋友鄭紹遠(yuǎn)花了不少工夫,去建立跟這個(gè)問(wèn)題有關(guān)的工作,終于在5年后的1976年完成了這個(gè)重要猜想的證明。
這個(gè)猜想在1976年全部完成,我同時(shí)應(yīng)用它解決了代數(shù)幾何里好幾個(gè)基本問(wèn)題。毫無(wú)疑問(wèn),這是一個(gè)漂亮的定理,也打開(kāi)了幾何分析的一個(gè)大門。
當(dāng)時(shí)我27歲,剛結(jié)婚,正在享受人生美好的時(shí)刻,也獨(dú)自地欣賞這個(gè)剛完成的定理的真實(shí)和美麗,猶如自身的個(gè)體融入大自然里面。當(dāng)時(shí)的心境可以用下面兩句來(lái)描述:“落花人獨(dú)立,微雨燕雙飛。”
由這個(gè)定理引起的學(xué)問(wèn),除了幾何分析上的Monge-Ampere方程外,在代數(shù)幾何上獨(dú)樹(shù)一幟,以后在弦學(xué)理論成為一個(gè)重要的宇宙模型:卡拉比·丘空間。
學(xué)科無(wú)界限
從物理學(xué)家那里學(xué)習(xí)物理
在1984年弦理論成為理論物理的重要一門學(xué)科以后,我以前做的好幾個(gè)工作都受到理論物理學(xué)家的歡迎。我也深受物理學(xué)家對(duì)數(shù)學(xué)洞察力的影響,我有十多位跟隨我的博士后,都是物理學(xué)博士。我從他們那里學(xué)習(xí)物理。
最令我驚訝的一次是,我的博士后BrianGreene跑到我的辦公廳,向我解釋他最新的發(fā)現(xiàn),就是在卡拉比-Yau空間中,存在所謂鏡對(duì)稱的觀點(diǎn),這個(gè)發(fā)現(xiàn)對(duì)代數(shù)幾何有極大的沖擊,影響至今。它的結(jié)論至為漂亮,從不同角度解釋了代數(shù)幾何里百年來(lái)不解的現(xiàn)象,但物理學(xué)家沒(méi)有辦法給出一個(gè)證明,六年后在眾多數(shù)學(xué)家努力的基礎(chǔ)上,劉克峰、連文豪和我終于找到一個(gè)滿意的證明。
與物理學(xué)家合作是愉快的,可以有跳躍性的進(jìn)展,而又不停地去反思,希望能夠從數(shù)學(xué)上解釋這些現(xiàn)象,在這個(gè)過(guò)程中往往推進(jìn)了數(shù)學(xué)的前沿。
過(guò)去二十多年,我也花了一些工夫去做應(yīng)用數(shù)學(xué)的工作,一方面和金芳蓉在圖論上的合作,一方面和我弟弟共同研究控制理論。近年來(lái)更和顧險(xiǎn)峰等合作做圖像處理的研究。
這些工作都和我從前研究的幾何分析有關(guān),起源于當(dāng)年我在斯坦福研究調(diào)和函數(shù)的梯度估計(jì);我還記得我傍晚時(shí)躲在辦公室里,試驗(yàn)用不同的函數(shù)來(lái)算這些估值,舍不得去看斯坦福校園落日的景色。
做科研確實(shí)付出代價(jià),但它的快樂(lè)無(wú)窮。
做學(xué)問(wèn)的道路五花八門
讀《史記》讓我選擇了斯坦福
除了看《紅樓夢(mèng)》外,我也喜歡看《史記》、《漢書(shū)》。這些歷史書(shū)不僅發(fā)人深省,文筆通暢,甚至啟發(fā)我做學(xué)問(wèn)的方向。
王國(guó)維說(shuō)學(xué)問(wèn)第一境界是“昨夜西風(fēng)凋碧樹(shù),獨(dú)上高樓,望盡天涯路。”做好的工作,總要放棄一些次要的工作,如何登高望遠(yuǎn),做出這些決斷,大致上建基于學(xué)者的經(jīng)驗(yàn)和師友的交流上。
做學(xué)問(wèn)的道路往往是五花八門的,走甚么方向卻影響了學(xué)者的一生。歷史能教導(dǎo)我們?cè)谥匾臅r(shí)刻如何做決斷。復(fù)雜而現(xiàn)實(shí)的歷史和做學(xué)問(wèn),有很多類似的地方,歷史人物做的正確決斷,往往能夠?yàn)閷W(xué)者選擇方向提供一個(gè)良好的指南針。
我剛畢業(yè)時(shí),蒙幾何學(xué)家西門斯邀請(qǐng)到紐約大學(xué)石溪分校做助理教授。當(dāng)時(shí)石溪聚集了一群年輕而極負(fù)聲望的幾何學(xué)家,在度量幾何這個(gè)領(lǐng)域上可說(shuō)是世界級(jí)重鎮(zhèn)。我在那里學(xué)了不少東西。
一年后又蒙奧沙文教授邀請(qǐng)我到斯坦福大學(xué)訪問(wèn),接著斯坦福大學(xué)聘請(qǐng)我留下來(lái)。但是當(dāng)時(shí)斯坦福大學(xué)基本上沒(méi)有做幾何學(xué)的教授,我需要做一個(gè)決定。
這時(shí)記起《史記》敘述漢高祖的事跡。劉邦去蜀,與項(xiàng)羽爭(zhēng)霸,屢敗屢戰(zhàn)。猶駐軍中原,無(wú)意返蜀,竟然成就了漢家四百多年的天下。
對(duì)我來(lái)說(shuō),度量幾何的局面太小,而斯坦福大學(xué)能夠提供的數(shù)學(xué)前景宏大得多,所以決定還是留在斯坦福做教授,與Schoen、Simon合作,F(xiàn)在想來(lái),這是一個(gè)正確的決定。
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