北京時間7月23日晚9時,2026年國際數(shù)學家大會(ICM)在美國費城召開,被視為數(shù)學界的“諾貝爾獎”的菲爾茲獎歸屬終于揭曉。
來自中國的兩名學者,法國高等科學研究所終身教授王虹、美國芝加哥大學數(shù)學系教授鄧煜獲此殊榮。這是中國籍數(shù)學家首次獲得該獎,此前,丘成桐、陶哲軒分別在1982年和2006年獲菲爾茲獎,二人皆為外籍華裔數(shù)學家。這也是中國學者首次在同一屆ICM中奪得兩枚菲爾茲獎牌,且二人為北京大學數(shù)學科學學院2007級的同窗。同時,王虹成為歷史上第三位獲得菲爾茲獎的女性數(shù)學家。
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名單公布!兩位中國籍學者獲數(shù)學“諾獎”
在23日于美國費城舉行的2026年國際數(shù)學家大會開幕式上,中國籍數(shù)學家鄧煜獲得菲爾茲獎。圖/視頻截圖
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名單公布!兩位中國籍學者獲數(shù)學“諾獎”
王虹獲菲爾茲獎。圖/視頻截圖
有趣的是,早在7月14日,本屆菲爾茲獎的獲獎名單就疑似泄露。數(shù)學界似乎在頒獎前便默認了這一獲獎名單。7月22日,鄧煜在普林斯頓大學讀博時的導師亞歷山德魯·約內(nèi)斯庫告訴《中國新聞周刊》,他認為鄧煜“非常有可能獲獎”。7月23日,菲爾茲獎獲得者、清華大學求真書院院長丘成桐對《中國新聞周刊》等多家媒體表示,兩位年輕中國數(shù)學家“雙星閃耀”,令人驚喜,實現(xiàn)了中國數(shù)學界幾十年來未能達成的愿望,是歷史性的突破。
王虹因攻克“三維掛谷猜想”獲獎,鄧煜則因其在“希爾伯特第六問題”領域的突破獲獎。
“旋轉(zhuǎn)一根針”
很難想象,完成如此壯舉的兩位數(shù)學家,都還年輕。王虹今年35歲,鄧煜37歲。
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名單公布!兩位中國籍學者獲數(shù)學“諾獎”
圖為王虹(左)和鄧煜。
王虹并非常人印象中的“死磕型”數(shù)學家。她不止一次在采訪中說過,“累了就休息,不累就學一些”。2007年,她從桂林中學考入北京大學,最初進入的是地球與空間科學學院,一年后才轉(zhuǎn)入數(shù)學科學學院。在法國讀碩期間,她有半年選擇從事建筑學研究,一度猶豫要不要走數(shù)學這條路。向媒體回憶這段經(jīng)歷時,她自嘲說“建筑也挺難的,于是又回來做數(shù)學”。
王虹和她的合作者、目前就職于南開大學陳省身數(shù)學研究所的約書亞·扎爾關注的問題,始于“旋轉(zhuǎn)一根針”。
1917年,日本數(shù)學家掛谷宗一想象著一位武士在狹小的廁所里旋轉(zhuǎn)武士刀。如果抽象為數(shù)學語言,他的問題變成:在二維平面上,一根無限細的針,要旋轉(zhuǎn)一圈并指向所有方向,它掃過的最小面積是多少?“掛谷猜想”由此誕生。
最直接的想法是,把針固定在中點旋轉(zhuǎn)一周,畫出一個圓,但這個圓的面積顯然不是最小的。巧合的是,同一年,有數(shù)學家在解答另一個看似毫不相關的積分問題時,構建了一個集合。數(shù)學家們發(fā)現(xiàn),這個集合竟然能夠證明,掛谷宗一腦中那根針掃過的面積可以任意小,甚至趨近于零。這個集合后來被稱為“掛谷集”。由于它包含二維里的所有方向,因此可以簡單認為,該集合的維數(shù)是2。
這個結論,讓數(shù)學家關注到了更深刻的性質(zhì)。既然在二維平面上,掛谷猜想已被證實,那么三維空間呢?更普遍地說,在n維空間中,包含所有方向的“針”的集合,也就是“掛谷集”,它的最小維數(shù)是否必須是n?這便是掛谷猜想的完整表述。
令人意外的是,在超過半個世紀的時間里,掛谷猜想從二維到三維的證明難倒了所有人。幾十年來,包括扎爾的博士生導師陶哲軒在內(nèi)的許多頂尖數(shù)學家都在此領域有過突破。王虹和扎爾則使用了“化整為零、各個擊破”的策略。最終,他們的證明方式像搭梯子,只要已有某個維數(shù),就能證明它其實可以提高到一個稍大一點的數(shù)。一點點往上推,一步步把維數(shù)推到了3。
這個證明的意義遠超猜想本身。最初,掛谷猜想在數(shù)學家眼中只是一個有趣的智力問題。很快,他們意識到,掛谷猜想是現(xiàn)代數(shù)學領域“調(diào)和分析”中一系列核心猜想的基石,這些猜想共同構成了一座大廈。如果掛谷猜想不被證實,這座大廈恐將傾覆。
在數(shù)學界,調(diào)和分析常被視為一整套“工具箱”。打個比方,面對一首混雜著小提琴、大鼓、人聲的交響樂,調(diào)和分析做的事,就是把樂曲拆解成一個個單一頻率的純音。這樣做的好處是,數(shù)學家可以先搞清楚每個純音的特性,再把這些特性疊加,就能理解整首交響樂的性質(zhì)。
很多數(shù)學問題,比如微分方程、數(shù)論,在被“調(diào)和”之后就會變得豁然開朗。在丘成桐眼中,二人完成了自20世紀70年代以來多位頂尖數(shù)學家未能完全解決的問題,特別是在三維空間做出了有目共睹的貢獻。現(xiàn)在,調(diào)和分析數(shù)學家們有了繼續(xù)向上攀登的底氣。
從“小球”到江海
鄧煜則更符合大眾對“數(shù)學金童”的想象:17歲便獲得國際數(shù)學奧林匹克競賽金牌,本科期間轉(zhuǎn)入麻省理工學院,獲美國普特南數(shù)學競賽最高獎。在約內(nèi)斯庫印象中,鄧煜像他教過的許多優(yōu)秀學生一樣,從一開始就展現(xiàn)出非凡的數(shù)學天賦。
約內(nèi)斯庫認為,早期的基礎教育使鄧煜起步很高,他具備以全新視角審視既有領域的珍貴特質(zhì),但最終他憑借勤奮努力才取得成功。對于自己的數(shù)學之路,鄧煜也曾有過動搖。他在今年1月召開的世界華人數(shù)學家大會期間透露,他曾認真考慮過轉(zhuǎn)行金融,進入華爾街,直到2018年獲南加州大學的教職,才選擇繼續(xù)數(shù)學研究。
鄧煜獲獎的研究同樣要從一百多年前講起。1900年,德國數(shù)學家戴維·希爾伯特在巴黎舉辦的當屆ICM上提出了23個數(shù)學問題,也就是著名的希爾伯特問題。其中第六問題,簡單而言,就是想讓數(shù)學家像證明幾何定理一樣,從最基礎的牛頓力學出發(fā),一步步推導出我們平時看到的流水、空氣等流體的運動方程。
這個想法聽起來很自然,但實現(xiàn)它卻花了數(shù)學家一百多年。鄧煜與其合作者——來自美國密歇根大學的兩位學者扎赫爾·哈尼、馬驍,在一個簡化但極其關鍵的場景下,第一次嚴格走通了這條路。
哈尼在接受《中國新聞周刊》采訪時表示,希爾伯特第六問題一直以來吸引了眾多學者的目光。這源于一個普遍的觀察:微觀和宏觀世界的規(guī)律,看上去是矛盾的。微觀粒子就像單個小球,彼此撞來撞去,這個過程即使倒放也完全合理。但兩滴墨水混在一起就分不開了,人不能返老還童,這些過程有明確的方向性。他們面對的核心挑戰(zhàn),就是如何用數(shù)學證明,大量按可逆規(guī)則運動的粒子,在整體上會表現(xiàn)出不可逆的宏觀行為。
如何搭起一座從微觀到宏觀的橋梁?鄧煜等人首先證明,在“小球”數(shù)量極多、個頭極小的極限情況下,它們的整體行為可以嚴格地用熱力學方程來描述。相關證明思路已有先例,鄧煜團隊首次嚴格證明了它在較長時間下的有效性。緊接著他們證明了,在另一個極限情況,即粒子間碰撞極其頻繁時,前述熱力學方程會自然推導出我們熟悉的流體力學方程。
“鄧煜團隊完成了希爾伯特第六問題證明中的關鍵性推進。”丘成桐說。這項研究深刻地揭示了大量微觀粒子如何通過集體行為,涌現(xiàn)出完全不同的宏觀規(guī)律。它讓人們對世界的理解有了更堅實的數(shù)學基礎。當然,這項工作還不是希爾伯特第六問題的完結。真正的流體,比如水,分子間的作用要復雜得多。但毫無疑問,他們?yōu)榻鉀Q這個百年難題指明了一條光明的道路。
哈尼對鄧煜的贊譽溢于言表。2018年底,哈尼在芝加哥大學的一個學術會議上與鄧煜相識,共同討論方程的推導。鄧煜給他的第一印象是反應迅速、數(shù)學功底精湛。探討時,鄧煜能快速意識到核心問題,提供相關的文獻參考,甚至立刻提出了優(yōu)化該文獻所用方法的方案。“我希望更多人,而不僅僅是他所在的小研究圈子,能清楚地認識到他的才華有多么卓越。他勤奮刻苦,洞見極其深刻,是一位杰出的天才。我非常榮幸能與他共事。”
開創(chuàng)新學派
對于兩位如此年輕的數(shù)學家奪得殊榮,丘成桐認為并不奇怪。他指出,理論科學的重大突破多由學者在20至30歲、創(chuàng)造力最旺盛的時期完成,但前提是長期的知識儲備與成熟的構思。“重大數(shù)學突破并非依靠短暫的靈感,而是建立在長時間的努力與前人肩膀之上。閉門造車行不通,學者間的交流、思想碰撞與整合也很重要。”
與此同時,越來越多人意識到,競賽已經(jīng)不是杰出數(shù)學家的甄別器。丘成桐指出,數(shù)學競賽主要解決既定問題,訓練的是解題速度,而科研需要創(chuàng)造新問題,競賽的幫助微乎其微。中國數(shù)學更應該關注的是本土培養(yǎng)體系。
他進一步分析,國內(nèi)學者研究方向往往較窄,而國際頂尖成果多源于不同學科方法的交叉融合。中國現(xiàn)行的評價體系對交叉學科支持不足,需打破壁壘,鼓勵跨學科探索。過去中國數(shù)學成就多由受海外訓練的學者完成,當前最重要的目標,是實現(xiàn)“最后一步”,即在中國本土的土地上培養(yǎng)出能完成世界一流工作的學者。
“經(jīng)過幾代人努力,中國數(shù)學已大幅縮小與國際頂尖水平的差距,但整體實力上與美國仍有距離。”丘成桐預計,5年內(nèi)中國數(shù)學整體水平可達世界先進行列,并期望在未來十余年內(nèi),由中國本土培養(yǎng)的學者不僅能獲得頂尖獎項,更能開創(chuàng)影響數(shù)學界幾十年乃至上百年的新學派。這正是以王虹、鄧煜為代表的青年數(shù)學家未來努力的方向。
“兩位(中國)學者獲獎,實至名歸。一批才華橫溢的中國青年數(shù)學家正在嶄露頭角,我們見證著中國數(shù)學的黃金時代。”約內(nèi)斯庫說。
記者:周游
(nolan.y.zhou@gmail.com)
編輯:杜瑋
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