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封面人物 | 劉一峰:陶醉于數(shù)與形的純粹世界

發(fā)布時間:2022-05-30來源:浙江日報作者:曾福泉 何冬健8385

   一支筆,一疊白紙。一臺電腦,用來查閱文獻、撰寫論文和收發(fā)郵件。一塊黑板,記錄由算式與圖形構(gòu)成的思維對話。36歲的數(shù)學(xué)家劉一峰說,這些,以及大塊的安靜時間,就是他研究純粹數(shù)學(xué)所需的全部。

  近年來,劉一峰與合作者解決了數(shù)論領(lǐng)域內(nèi)一系列著名問題,并獲得2017年度斯隆研究獎,2018年度SASTRA拉馬努金獎,在國際上備受矚目。20216月,他在辭去耶魯大學(xué)正教授職位后,歸國全職加盟浙大。這段時間里,他已經(jīng)發(fā)表了多篇高水準論文,其中有3篇發(fā)表在基礎(chǔ)數(shù)學(xué)頂級期刊上。

  “穿行于數(shù)學(xué)研究的迷霧森林,需要強大的心理素質(zhì)、足夠的耐心以及開放的心態(tài),要經(jīng)得起挫折,耐得住寂寞?!眲⒁环逭f,靈光一現(xiàn)和困難重重往往交替出現(xiàn),時常陷入絕望,又繼續(xù)深入挖掘、反復(fù)推敲,最終看到希望。

  

  數(shù)學(xué)不發(fā)展

  其他學(xué)科或遭遇瓶頸

  他是浙大數(shù)學(xué)高等研究院繼勵建書、阮勇斌、孫斌勇等3位中科院院士之后第4位永久成員,也是最年輕的一位。

  在這種輕松氛圍里開啟的,恰是一場異常艱辛的思維探索旅程。劉一峰的主要研究方向是代數(shù)數(shù)論、代數(shù)幾何和自守形式,屬于純粹數(shù)學(xué),涉及的許多問題指向數(shù)學(xué)世界本身的規(guī)律,意味著更高維度的抽象和概括。

  然而這種探索又絕對是必要的?!皵?shù)學(xué)最大的魅力在于宏大和精妙的完美結(jié)合,大到可以描述宇宙,聯(lián)系看似完全無關(guān)的事物和規(guī)律?!眲⒁环逭f,如果數(shù)學(xué)不往前發(fā)展,很多其他學(xué)科早晚會遇到瓶頸??此啤盁o用”的數(shù)學(xué),往往會對人類認識廣闊宇宙、改善日常生活等起到巨大的作用。

  黎曼幾何與廣義相對論的聯(lián)系是劉一峰經(jīng)常舉的一個例子。19世紀末,當?shù)聡鴶?shù)學(xué)家黎曼提出對空間的一系列嶄新數(shù)學(xué)解釋時,這種超前的理論也為時人所不解。進入20世紀,正是黎曼奠基的現(xiàn)代幾何,為建立廣義相對論提供了數(shù)學(xué)工具,而廣義相對論所釋放的威力已經(jīng)改變了人類生活的諸多方面。

  劉一峰長期鉆研的許多問題都與Beilinson(俄羅斯數(shù)學(xué)家貝林森)、Bloch(美國數(shù)學(xué)家布洛赫)和Kato(日本數(shù)學(xué)家加藤和也)提出的一系列猜想有關(guān)——這些猜想是著名的千禧年七大數(shù)學(xué)問題之一的BSD猜想在高維算術(shù)幾何對象上的推廣。就在這兩年,劉一峰與合作者在這些問題上取得了突破性的進展。其中一項成果發(fā)表在數(shù)學(xué)領(lǐng)域頂尖的期刊之一《Inventiones mathematicae》(數(shù)學(xué)新進展)上,論文長達269頁,這是十分罕見的。他目前正在該問題上進一步深入。


  以基本公理為地基

  玩一場搭積木的游戲

  劉一峰把自己投身的純粹數(shù)學(xué)比做一個搭積木游戲。地基是幾條基本的公理,數(shù)學(xué)家在這些公理之上搭城堡,堆砌出龐大的知識體系。

  找到一個值得研究的好問題,是“游戲”最初的階段,也是最難的階段?!斑@個問題可以是之前工作的延續(xù),也可以完全開拓一個新方向,但必須是一個不平凡的、學(xué)界感興趣的問題?!睌?shù)學(xué)的廣袤讓劉一峰可以從無數(shù)個起點出發(fā),通常的情況是嘗試10個問題,最后發(fā)現(xiàn)只有1個可以做下去,但這已讓人足夠興奮。

  這個游戲是如此美妙,以至于劉一峰投入時就像行星進入恒星的引力軌道?!斑@種吸引力讓我在中學(xué)時期就決定了要投身數(shù)學(xué)世界?!彼咧芯妥x于上海名校華東師大二附中,當時已經(jīng)展現(xiàn)出極高的數(shù)學(xué)天賦。而在北大求學(xué)期間,他就確定自己將來要從事與代數(shù)相關(guān)的研究——如果把數(shù)學(xué)比作森林的話,那么代數(shù)思想就好比森林里的生態(tài)系統(tǒng),它將一切完美歸納和契合。  

  在劉一峰最終破解一個困擾學(xué)界多年的難題時,這種美妙的感覺不出意外地浮現(xiàn)。他清晰地記得那個夜晚,靈感迸發(fā),隨后幾天埋頭驗證。他盯著稿紙上的算式,越看越覺得它們契合了之前的種種設(shè)想,一切都按部就班地找到了自己的位置,顯得順理成章……“這一刻,世界是如此美妙?!?/p>

  對大部分數(shù)學(xué)家來說,經(jīng)數(shù)學(xué)刻畫的世界因簡潔而美妙。劉一峰很大程度上也是這么認為的,真和美在本質(zhì)上應(yīng)該一致。“如果你發(fā)現(xiàn)一個美妙的想法并不能成功解釋世界,很可能是我們眼界有限,世界的真理比我們目前的想法還要更美妙?!眲⒁环逭f。


  用浙江數(shù)學(xué)傳統(tǒng)

  激勵學(xué)子自信前行

  劉一峰2007年本科畢業(yè)于北京大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院,被視為北大數(shù)學(xué)黃金一代的一員。這批人包括了近年來在國際數(shù)學(xué)界嶄露頭角的許晨陽、惲之瑋、張偉、朱歆文等,他們都是劉一峰的師兄。他和勵建書10多年前就在學(xué)術(shù)討論班上結(jié)識,若干年后又和孫斌勇有過研究上的合作,實際上較早就和浙大數(shù)學(xué)高等研究院結(jié)下了緣分。

  現(xiàn)在,劉一峰受勵建書之邀來到浙大。“浙江不只有陳建功、陳省身、谷超豪、蘇步青、朱良璧等老一輩數(shù)學(xué)家……我在國內(nèi)外認識不少年輕的浙江數(shù)學(xué)學(xué)者,他們都取得了耀眼的成績?!眲⒁环逭f。

  他更在意的是,浙江的數(shù)學(xué)傳統(tǒng)如何激勵今天熱愛數(shù)學(xué)的青年學(xué)子,能夠滿懷自信和勇氣進入這個古老而迷人的領(lǐng)域。來到浙大一年,劉一峰指導(dǎo)博士生,給本科生開討論班,參與求是數(shù)學(xué)班課程改革,還擔(dān)任了“新生之友”,定期和一個寢室的大一新生暢談未來的大學(xué)生活和學(xué)術(shù)規(guī)劃……

  一般來說,如今一個數(shù)學(xué)專業(yè)的本科畢業(yè)生所掌握的知識,基本上不超過人類在1950年所達到的水平。博士研究生需要在短短兩三年時間里將自己的知識前沿推進到21世紀,甚至就是近幾年。這意味著學(xué)習(xí)模式和探索知識的方法都要發(fā)生巨大變化。劉一峰說,踏上這條旅途的年輕人不可避免在一開始會陷入迷茫,但這是成為數(shù)學(xué)家所必經(jīng)的能力與心智歷練。

  在一場論壇上,有學(xué)生向他提問,在今天研究基礎(chǔ)數(shù)學(xué)到底有什么意義?劉一峰說:“這就像問每天堅持跑步鍛煉有什么意義。可能我們看不到一個當下的效果,但如果有一天你需要體能儲備的時候,它就有意義。”

  勵建書曾說,數(shù)學(xué)的妙處在于讓人保持“自由和純粹”。在劉一峰身上我們清楚地看到了這種純粹。數(shù)學(xué)在眾聲嘈雜的時代里劃出了一片沉靜空間,這個當年好奇探望著數(shù)學(xué)世界的少年,依然自由地陶醉于數(shù)與形的游戲中。 

  (來源:《浙江日報》 記者 曾福泉 何冬?。?/span>