Tuesday, March 20, 2012

中国22岁大学生破解数学难题“西塔潘猜想”

来源:光明网综合


一道在数理逻辑学中沉寂了二十年的难题——“西塔潘猜想”,被22岁的中南大学数学科学与计算技术学院2008级学生刘嘉忆一举破解。2011年5月,在北京大学、南京大学和浙江师大联合举办的逻辑学术会议上,刘嘉忆报告了他对猜想的研究,这个于上世纪90年代提出的,曾经难倒许多研究者甚至是一些著名数学家的问题被彻底解决。

破解猜想 有偶然也有必然

“西塔潘猜想”由英国数理逻辑学家Seetapun于1990年代提出。它涉及反推数学中“拉姆齐二染色定理”和“弱寇妮定理”的证明论强度问题。Seetapun猜测,“拉姆齐二染色定理”的证明论强度强于“弱寇妮定理”。过去二十多年来,许多著名科研工作者都试图破解,但未能如愿。2010年8月,刘嘉忆第一次接触到了“西塔潘猜想”,之后他阅读了大量相关文献,对其兴趣越发浓厚。两个月后,他突然想到可以试着将以前的一个方法改进后来证明结论,于是着手一试。刘嘉忆回忆说,当时真可以用“灵光一闪”来形容自己的思绪,想到这种可能的时候,一向淡定的自己兴奋得“心脏都快要跳出来了”。于是他生怕忘记似的立即跑回宿舍,涂涂写写用了一大堆算草纸,又连夜用英文写出证明过程,做完这些事情后,他立即将结果通过E-mail发给了美国芝加哥大学主办的数理逻辑界国际权威杂志《符号逻辑杂志》。

2011年6月,刘嘉忆收到了《符号逻辑杂志》主编、逻辑学专家、芝加哥大学数学系邓尼斯•汉斯杰弗德的回信,他说,“我是过去众多研究该问题而无果者之一,看到这一问题的最终解决感到非常高兴,特别是你给出的如此漂亮的证明,请接受我对你令人赞叹的惊奇的成果的祝贺!”汉斯杰弗德教授将刘嘉忆的研究介绍给其他几位专家,他们一起审读,如同发现了新大陆。芝加哥大学博士达米尔•扎法洛夫认为:“这是一个重要的结果,促进了反推数学和计算性理论方面的研究。”此外,汉斯杰弗德教授还对他论文中的几处细节进行了简化,并附上修改后的版本,告知他可以任意使用。2011年9月16日,刘嘉忆被邀请在美国芝加哥大学数理逻辑学术会议上作了40分钟报告,他是这次会议上亚洲高校的唯一参与者。

不少媒体都用了“中南大学本科生一夜时间破解一道数理逻辑难题”这样的说法吸引眼球。对于“一夜破解难题”的说法,刘嘉忆自己并不认同。“我觉得说我用‘一夜’就破解了这个猜想,其实是有点误导。我从接触这个问题到最后得出结论,大概是两个月的时间。我最初并不是为了破解这一难题而专门去研究和攻克,而是在想其他的问题的时候发现,原来这一方法可能对‘西塔潘猜想’有用。当然,问题最后能解决,跟我之前的积累也有关。因为你若一点都不了解,想要解决也不可能。我只能说,这其中有偶然也有必然。”

看淡压力 做自己喜欢的事

刘嘉忆的成名让他接下来的学业“顺风顺水”:本科提前毕业,并被著名数学家、中南大学博士生导师侯振挺教授收为徒;得到中国科学院3位院士的推荐;中南大学校长黄伯云特批硕博连读,将其注册为2012年直博生;学校还为其“量身打造”了一套较为具体的求学方案,时机成熟时送其出国读博,在学术上的需求尽量满足等。面对这些令多数学生羡慕的待遇,刘嘉忆坦言,这一切的确得益于他破解了“西塔潘猜想”,但他“只是比别人幸运一点,能够在比较宽松的学习环境中,完成自己初步的理想罢了。”

回顾自己的成长轨迹,刘嘉忆觉得,自己最大的财富就是“宽松的环境”。刘嘉忆的数学天赋并没有从小就展露出来,他的父母都从事着与数学无关的工作,爸爸在大连一家国有企业的后勤部门工作,妈妈是一家企业的工程师,家族并没有遗传给他什么数学基因。读小学的时候,他也没有对数学产生特别的兴趣。直到初中,当同学们都还在为课本习题发愁的时候,他却已经开始自学数论。别人眼中枯燥的理论在他眼中妙趣横生,别人视为“天书”的数学专著他却爱不释手。所幸的是,对于刘嘉忆的教育,父母并没有太多干涉。对儿子的成绩,他们也很少提要求。父母亲的想法是,“能考多少分就是多少分,从不因为成绩指责孩子,奖励也只是偶尔。”考大学的时候也是,父母其实希望他报考个自动化控制之类好就业的专业,但他固执已见地选择了数学,父母也就随他去。“我觉得我父母对我的教育最好的一点就是给了我进取心,他们不会强制我要做什么,更多的时候是激励我自己去争取我自己想要的。”

大学里的刘嘉忆,虽然痴迷数学,但专业成绩也只是一般般,从未拿过奖学金。刘嘉忆自己解释说,“我向来马虎惯了。考试的时候,我的演算过程太乱、解答不太标准,这些都影响成绩。”只是对这些,刘嘉忆也并不在意。“现在在大学校园,也面对各种压力,比如升学的压力,就业的压力,我觉得自己比较好的一点就是对这些都看得比较淡。我一直以来都只做我喜欢做的事情。我喜欢数学,所以我觉得自己能够静下心来做些研究。”在刘嘉忆看来,他痴迷的数学“有一种不可抗拒的魅力,是最纯粹、最本质的艺术表现”,他希望也自己能像崇拜的数学领域的偶像们那样,将数学当作毕生的事业。


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