第六百一十一章 庞加莱猜想
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“对于公众来说，庞加莱猜想很可能是一个陌生的名词。”
“先说点能引起兴趣的，庞加莱猜想是千禧年大奖难题之一。”
“千禧年大奖难题又称世界七大数学难题，是七个由美国克雷数学研究所(Clay.Mathematics.Institute，CMI)于2000年5月24日公布的数学猜想。费马大定理这个有300多年历史的难题没被选入的唯一理由就是已经被他解决了。根据克雷数学研究所订定的规则，任何一个猜想的解答，只要发表在数学期刊上，并经过两年的验证期，解决者就会被颁发一百万美元奖金。”
“我要说，这真不是应对诺贝尔，虽然这七大数学难题的难度……”
“那么，庞加莱猜想究竟是什么呢？”
“庞加莱是法国著名数学家，理论科学家和科学哲学家。1904年，庞加莱提出了著名的庞加莱猜想，在100多年时间里一直困扰着全世界的数学家。庞加莱猜想的出现与几何学的发展紧密相关。”
“数学，尤其是几何学，所涉及对象就是普遍而抽象的东西。它们同生活中的事物有关，但是又不来自于这些具体的事物，因此在古希腊学习几何被认为是寻求真理的最有效的途径。据说柏拉图学院门口写着：不习几何者不得入内。”
……
“1904年，法国数学家亨利·庞加莱在提出了一个拓扑学的猜想：任何一个单连通的，闭的三维流形一定同胚于一个三维的球面。”
“如果你认为这个说法太抽象的话，我们不妨做这样一个想象：我们想象一个球形的房子，房子墙壁是用钢做的，非常结实，没有窗户没有门，我们在这样的球形房子里，拿一个气球来。随便什么气球都可以（其实对这个气球是有要求的）。这个气球并不是瘪的，而是已经吹成某一个形状，什么形状都可以（对形状也有一定要求）。但是这个气球，我们还可以继续吹大它。还要假设，这个气球的皮是无限薄的。”
“好，接着我们继续吹大这个气球，一直吹。吹到最后会怎么样呢？庞加莱先生猜想，吹到最后，一定是气球表面和整个球形房子的墙壁表面紧紧地贴住，中间没有缝隙。”
“我们还可以换一种方法想想：如果我们伸缩围绕一个苹果表面的橡皮带，那么我们可以既不扯断它，也不让它离开表面，使它慢慢移动收缩为一个点。另一方面，如果我们想象同样的橡皮带以适当的方向被伸缩在一个轮胎面上，那么不扯断橡皮带或者轮胎面，是没有办法把它收缩到一点的。我们说，苹果表面是“单连通的”，而轮胎面不是。”
“看起来这是不是很容易想清楚？但数学可不是“随便想想”就能证明一个猜想的，这需要严密的数学推理和逻辑推理。一个多世纪以来，无数的科学家为了证明它，绞尽脑汁甚至倾其一生还是无果而终。”
“接下来要说的，可能会让宁匀的粉丝失望了。庞加莱猜想已经被俄罗斯数学家格里戈里·佩雷尔曼在在2002年11月和2003年7月之间发表的三篇论文证明了。”
“因这一成就，2006年8月在西班牙马德里召开的国际数学大会上，国际数学联合会（IMU）决定将菲尔茨奖授予佩雷尔曼。”
“我真的不想再解释，菲尔茨奖被公众称为“数学诺贝尔”，不同的是，每四年颁奖一次。我的学生恳求我写出来，因为他说这篇文章会有很多宁匀、艾玛·沃特森以及艾玛·斯通的粉丝观看。（好像忘了什么？）”
“有人会问，一个证明过的猜想，再次被证明还有那么重要吗？以一个前沿数学研究者的身份告诉大家，是的，很重要！数学发展的过程对人的思维、对自然和真理的追求都是非常重要的事。”
“庞加莱猜想是一个拓扑学中带有基本意义的命题，将有助于人类更好地研究三维空间，其带来的结果将会加深人们对流形性质的认识。佩雷尔曼做出的贡献，有兴趣的人，可以去SCI查询或arXiv.org查找资料。宁匀做出的贡献必须等到我的第二篇文章，具体发表的期刊还未确定。”
“事实上，我对宁匀的论文还在做最后阶段的研究。”
“有人可能会奇怪，你拿到文章已经三个星期了，还没确定吗？或者说，还没看懂吗？”
“是的，就是这样，这没什么不好意思的。在佩雷尔曼公布他的三篇文章中的第一篇之后近四年，数学界才真正达成了共识：佩雷尔曼解决了这个学科最令人肃然起敬的问题之一。”
“当然，庞加莱猜想的验证工作之所以需要很长时间，一部分原因是当初佩雷尔曼的证明缺少细节，令人很难读懂，验证工作十分困难。经过几组数学家的大约两年时间的努力，终于补齐了庞加莱猜想的证明细节。虽然佩雷尔曼的证明有些漏洞，但都可以修复。”
“如果没有佩雷尔曼的贡献，如果几年前我没有研究过这个课题，三个星期远远不能让我承担解释这种新方法的验证工作。”
“在正式论文之前，我在这里简单说一下宁匀所做的贡献。佩雷尔曼解决庞加莱猜想后，还有很多遗留的问题。”
“而宁匀的这种新的证明方法，解决了光滑的四维庞加莱猜想。既，是否存在一个光滑的四维空间，它同胚于一个四维球面但不微分同胚于四-球面。”
“在宁匀的这个证明之前，光滑的四维庞加莱猜想被认为是十分困难的。是数学中非常重要的一个问题，怎么样确定光滑结构，有没有微分几何的方法？都是很多数学家尝试回答的问题。现在，宁匀已经将这项工作完成了。”
“再一次，为了粉丝们便于理解，写道这里我真有一种奇妙的荒谬感。非常不严谨也不值得学界认同的表述，如果佩雷尔曼的贡献是100，宁匀的贡献大约有50，也就是半个菲尔茨奖，笑：）”
“很多人不理解，这么理论的数学，会对人类有什么贡献呢？微积分的贡献我想大家都知道吧？真的有不知道的吗？如果你还没上到十年级。微积分不仅与自然科学有密切关系，几乎所有基础科学都深深依赖着微积分，可以说，微积分是人类认识客观世界、探索宇宙奥秘乃至人类自身的各种问题的重要理论和方法。”
“上述庞加莱猜想这样的几何研究属基础数学，它开始都不是以“有用”为动力的，都是在追求一种真理。但实际上却是极为“有用”的，几何在我们生活中用处很多。我举一个例子，大家都经常听到的CT（计算机辅助X射线断层成像仪），医生通过它可以观察到人体内部微小的病变和病灶分布，能够及早采取正确的治疗措施。它的数学基础是Radon变换。Radon变换在被发现的最初并没有马上得到应用，但这并不意味着它没有意义和价值。所以数学是非常有用的，只不过有些研究结果暂时还没得到实际应用。”
“这就是宁匀对这个世界的贡献。”
“提前写出这篇文章的目的是，我的学生告诉我，网络上，包括一些网站和传统媒体，信誓旦旦的告诉公众，彩蛋不是宁匀拍摄的。”
“听到这里，我哈哈大笑。这种荒谬感是如此的强烈，这个笑话足够在数学界流传一百年，OK，至少是二十年！”
“拍摄那样一个彩蛋（是的，我看过一遍），我不知道有那个导演能做到，但在那样一个彩蛋里隐藏一篇证明庞加莱猜想的论文，解决光滑的四维庞加莱猜想，整个世界能在这个时间点做到的，就只有宁匀。”
“我想问一下，你们，应该叫什么，导演协会吗？还有一个本质是数学家的导演吗？”
“那一定要介绍我认识认识！”
“后来我意识到，这可能是一些很无趣的商业竞争，宁匀被卷了进去，因为他做的某些事情引起批评。”
“坦诚的说，我不怎么在意。我还窃喜的想，这样的天才，理应回到数学界，做什么导演？”
“但我的学生告诉我，也许他就是与众不同呢！”
“这一点，我真的很理解。与众不同的数学家，与众不同的天才，在这个世界上，实在太多太多。”
“上述我们多次提起的佩雷尔曼，就是一个与众不同的天才。1996年，他拒绝了欧洲数学会的杰出青年数学家奖，2006年，他拒绝了菲尔茨奖，2010年，他拒绝了克莱数学研究所的百万美元奖励。他证明庞加莱猜想震惊整个数学界的论文发表在arXiv.org网站，而不是任何顶级期刊。”
“他拒绝一切采访，包括《科学》、《自然》这样的杂志。”
“2003年，在发表了他的研究成果后不久，这位颇有隐者风范的大胡子学者就从人们的视野中消失了。佩雷尔曼一直过着隐居的生活，除了会定时光顾离家不远的一个副食商店外，他基本不离开自己的家。他先后拒绝了斯坦福大学等多家国际著名学府的重金聘请，而宁可“在圣彼得堡附近的森林里找蘑菇”。”
“他是在什么样的情况下拒绝物质奖励的呢？”
“1994年离开研究所后的佩雷尔曼加入到失业者的行列。他没什么积蓄，仅有的一点钱刚够供自己和母亲的房租、出行等生活费用。几年前，有朋友问他：“你有女朋友吗？”“我连买音乐会票的钱都没有，什么样的姑娘会和我在一起呢？”（俄国人离不开音乐会）现在，佩雷尔曼母子俩就靠着微薄的退休金（每月30英镑）勉强度日。”
“我不确定这些消息准确，实在是佩雷尔曼太神秘，太不喜欢别人打扰他了。可穷困与拒绝百万美元奖励，确定无疑。”
“用另一种方法证明庞加莱猜想的宁匀，也许同样是一个奇怪的，与众不同的人。我的学生告诉我，宁匀也极少接受任何采访，不喜欢别人关心他的隐私。这与一个需要知名度的导演很不同，更不像一个公司的管理者，或者说，根本就不可能是一个公司的管理者。”
“这与我哈佛同行了解的情况是一致的。”
“金钱方面，他比他的两个绯闻女友少到几乎没有。”
“哪怕他是我们认为的，与互联网共同成长的，最需要社交，最需要物质的一代。”
“哈佛喜欢说，他们培养的学生，是具有殉道精神的真理追求者，决非名利追逐者。哈佛提倡服务社会，奉献社会，帮助提高社会。”
“哈佛人当然不应该独占这样的精神追求。但宁匀确实是一个典型的例子。网络上批评宁匀被名利侵蚀是可笑的，更是可悲的。”
“如果批评者视名利如甘泉，挑起这一切的人早已跪倒在名利脚下大声称颂！”
“为这个世界做出如此贡献的人，不该被这样对待，不该被公众误解，更不该被某些心怀叵测的人污蔑！”
“如此具有情绪的表述，不是我的风格。我只想说，宁匀，你干的好！”
“如同我的学生所说，如果拍电影是为了灵感所需的休息，那么就去做吧！我会带我的女儿去影院支持你！”
“还有，MPAA，数学家不会拍R级哦！”
(未完待续。)
“对于公众来说，庞加莱猜想很可能是一个陌生的名词。”
“先说点能引起兴趣的，庞加莱猜想是千禧年大奖难题之一。”
“千禧年大奖难题又称世界七大数学难题，是七个由美国克雷数学研究所(Clay.Mathematics.Institute，CMI)于2000年5月24日公布的数学猜想。费马大定理这个有300多年历史的难题没被选入的唯一理由就是已经被他解决了。根据克雷数学研究所订定的规则，任何一个猜想的解答，只要发表在数学期刊上，并经过两年的验证期，解决者就会被颁发一百万美元奖金。”
“我要说，这真不是应对诺贝尔，虽然这七大数学难题的难度……”
“那么，庞加莱猜想究竟是什么呢？”
“庞加莱是法国著名数学家，理论科学家和科学哲学家。1904年，庞加莱提出了著名的庞加莱猜想，在100多年时间里一直困扰着全世界的数学家。庞加莱猜想的出现与几何学的发展紧密相关。”
“数学，尤其是几何学，所涉及对象就是普遍而抽象的东西。它们同生活中的事物有关，但是又不来自于这些具体的事物，因此在古希腊学习几何被认为是寻求真理的最有效的途径。据说柏拉图学院门口写着：不习几何者不得入内。”
……
“1904年，法国数学家亨利·庞加莱在提出了一个拓扑学的猜想：任何一个单连通的，闭的三维流形一定同胚于一个三维的球面。”
“如果你认为这个说法太抽象的话，我们不妨做这样一个想象：我们想象一个球形的房子，房子墙壁是用钢做的，非常结实，没有窗户没有门，我们在这样的球形房子里，拿一个气球来。随便什么气球都可以（其实对这个气球是有要求的）。这个气球并不是瘪的，而是已经吹成某一个形状，什么形状都可以（对形状也有一定要求）。但是这个气球，我们还可以继续吹大它。还要假设，这个气球的皮是无限薄的。”
“好，接着我们继续吹大这个气球，一直吹。吹到最后会怎么样呢？庞加莱先生猜想，吹到最后，一定是气球表面和整个球形房子的墙壁表面紧紧地贴住，中间没有缝隙。”
“我们还可以换一种方法想想：如果我们伸缩围绕一个苹果表面的橡皮带，那么我们可以既不扯断它，也不让它离开表面，使它慢慢移动收缩为一个点。另一方面，如果我们想象同样的橡皮带以适当的方向被伸缩在一个轮胎面上，那么不扯断橡皮带或者轮胎面，是没有办法把它收缩到一点的。我们说，苹果表面是“单连通的”，而轮胎面不是。”
“看起来这是不是很容易想清楚？但数学可不是“随便想想”就能证明一个猜想的，这需要严密的数学推理和逻辑推理。一个多世纪以来，无数的科学家为了证明它，绞尽脑汁甚至倾其一生还是无果而终。”
“接下来要说的，可能会让宁匀的粉丝失望了。庞加莱猜想已经被俄罗斯数学家格里戈里·佩雷尔曼在在2002年11月和2003年7月之间发表的三篇论文证明了。”
“因这一成就，2006年8月在西班牙马德里召开的国际数学大会上，国际数学联合会（IMU）决定将菲尔茨奖授予佩雷尔曼。”
“我真的不想再解释，菲尔茨奖被公众称为“数学诺贝尔”，不同的是，每四年颁奖一次。我的学生恳求我写出来，因为他说这篇文章会有很多宁匀、艾玛·沃特森以及艾玛·斯通的粉丝观看。（好像忘了什么？）”
“有人会问，一个证明过的猜想，再次被证明还有那么重要吗？以一个前沿数学研究者的身份告诉大家，是的，很重要！数学发展的过程对人的思维、对自然和真理的追求都是非常重要的事。”
“庞加莱猜想是一个拓扑学中带有基本意义的命题，将有助于人类更好地研究三维空间，其带来的结果将会加深人们对流形性质的认识。佩雷尔曼做出的贡献，有兴趣的人，可以去SCI查询或arXiv.org查找资料。宁匀做出的贡献必须等到我的第二篇文章，具体发表的期刊还未确定。”
“事实上，我对宁匀的论文还在做最后阶段的研究。”
“有人可能会奇怪，你拿到文章已经三个星期了，还没确定吗？或者说，还没看懂吗？”
“是的，就是这样，这没什么不好意思的。在佩雷尔曼公布他的三篇文章中的第一篇之后近四年，数学界才真正达成了共识：佩雷尔曼解决了这个学科最令人肃然起敬的问题之一。”
“当然，庞加莱猜想的验证工作之所以需要很长时间，一部分原因是当初佩雷尔曼的证明缺少细节，令人很难读懂，验证工作十分困难。经过几组数学家的大约两年时间的努力，终于补齐了庞加莱猜想的证明细节。虽然佩雷尔曼的证明有些漏洞，但都可以修复。”
“如果没有佩雷尔曼的贡献，如果几年前我没有研究过这个课题，三个星期远远不能让我承担解释这种新方法的验证工作。”
“在正式论文之前，我在这里简单说一下宁匀所做的贡献。佩雷尔曼解决庞加莱猜想后，还有很多遗留的问题。”
“而宁匀的这种新的证明方法，解决了光滑的四维庞加莱猜想。既，是否存在一个光滑的四维空间，它同胚于一个四维球面但不微分同胚于四-球面。”
“在宁匀的这个证明之前，光滑的四维庞加莱猜想被认为是十分困难的。是数学中非常重要的一个问题，怎么样确定光滑结构，有没有微分几何的方法？都是很多数学家尝试回答的问题。现在，宁匀已经将这项工作完成了。”
“再一次，为了粉丝们便于理解，写道这里我真有一种奇妙的荒谬感。非常不严谨也不值得学界认同的表述，如果佩雷尔曼的贡献是100，宁匀的贡献大约有50，也就是半个菲尔茨奖，笑：）”
“很多人不理解，这么理论的数学，会对人类有什么贡献呢？微积分的贡献我想大家都知道吧？真的有不知道的吗？如果你还没上到十年级。微积分不仅与自然科学有密切关系，几乎所有基础科学都深深依赖着微积分，可以说，微积分是人类认识客观世界、探索宇宙奥秘乃至人类自身的各种问题的重要理论和方法。”
“上述庞加莱猜想这样的几何研究属基础数学，它开始都不是以“有用”为动力的，都是在追求一种真理。但实际上却是极为“有用”的，几何在我们生活中用处很多。我举一个例子，大家都经常听到的CT（计算机辅助X射线断层成像仪），医生通过它可以观察到人体内部微小的病变和病灶分布，能够及早采取正确的治疗措施。它的数学基础是Radon变换。Radon变换在被发现的最初并没有马上得到应用，但这并不意味着它没有意义和价值。所以数学是非常有用的，只不过有些研究结果暂时还没得到实际应用。”
“这就是宁匀对这个世界的贡献。”
“提前写出这篇文章的目的是，我的学生告诉我，网络上，包括一些网站和传统媒体，信誓旦旦的告诉公众，彩蛋不是宁匀拍摄的。”
“听到这里，我哈哈大笑。这种荒谬感是如此的强烈，这个笑话足够在数学界流传一百年，OK，至少是二十年！”
“拍摄那样一个彩蛋（是的，我看过一遍），我不知道有那个导演能做到，但在那样一个彩蛋里隐藏一篇证明庞加莱猜想的论文，解决光滑的四维庞加莱猜想，整个世界能在这个时间点做到的，就只有宁匀。”
“我想问一下，你们，应该叫什么，导演协会吗？还有一个本质是数学家的导演吗？”
“那一定要介绍我认识认识！”
“后来我意识到，这可能是一些很无趣的商业竞争，宁匀被卷了进去，因为他做的某些事情引起批评。”
“坦诚的说，我不怎么在意。我还窃喜的想，这样的天才，理应回到数学界，做什么导演？”
“但我的学生告诉我，也许他就是与众不同呢！”
“这一点，我真的很理解。与众不同的数学家，与众不同的天才，在这个世界上，实在太多太多。”
“上述我们多次提起的佩雷尔曼，就是一个与众不同的天才。1996年，他拒绝了欧洲数学会的杰出青年数学家奖，2006年，他拒绝了菲尔茨奖，2010年，他拒绝了克莱数学研究所的百万美元奖励。他证明庞加莱猜想震惊整个数学界的论文发表在arXiv.org网站，而不是任何顶级期刊。”
“他拒绝一切采访，包括《科学》、《自然》这样的杂志。”
“2003年，在发表了他的研究成果后不久，这位颇有隐者风范的大胡子学者就从人们的视野中消失了。佩雷尔曼一直过着隐居的生活，除了会定时光顾离家不远的一个副食商店外，他基本不离开自己的家。他先后拒绝了斯坦福大学等多家国际著名学府的重金聘请，而宁可“在圣彼得堡附近的森林里找蘑菇”。”
“他是在什么样的情况下拒绝物质奖励的呢？”
“1994年离开研究所后的佩雷尔曼加入到失业者的行列。他没什么积蓄，仅有的一点钱刚够供自己和母亲的房租、出行等生活费用。几年前，有朋友问他：“你有女朋友吗？”“我连买音乐会票的钱都没有，什么样的姑娘会和我在一起呢？”（俄国人离不开音乐会）现在，佩雷尔曼母子俩就靠着微薄的退休金（每月30英镑）勉强度日。”
“我不确定这些消息准确，实在是佩雷尔曼太神秘，太不喜欢别人打扰他了。可穷困与拒绝百万美元奖励，确定无疑。”
“用另一种方法证明庞加莱猜想的宁匀，也许同样是一个奇怪的，与众不同的人。我的学生告诉我，宁匀也极少接受任何采访，不喜欢别人关心他的隐私。这与一个需要知名度的导演很不同，更不像一个公司的管理者，或者说，根本就不可能是一个公司的管理者。”
“这与我哈佛同行了解的情况是一致的。”
“金钱方面，他比他的两个绯闻女友少到几乎没有。”
“哪怕他是我们认为的，与互联网共同成长的，最需要社交，最需要物质的一代。”
“哈佛喜欢说，他们培养的学生，是具有殉道精神的真理追求者，决非名利追逐者。哈佛提倡服务社会，奉献社会，帮助提高社会。”
“哈佛人当然不应该独占这样的精神追求。但宁匀确实是一个典型的例子。网络上批评宁匀被名利侵蚀是可笑的，更是可悲的。”
“如果批评者视名利如甘泉，挑起这一切的人早已跪倒在名利脚下大声称颂！”
“为这个世界做出如此贡献的人，不该被这样对待，不该被公众误解，更不该被某些心怀叵测的人污蔑！”
“如此具有情绪的表述，不是我的风格。我只想说，宁匀，你干的好！”
“如同我的学生所说，如果拍电影是为了灵感所需的休息，那么就去做吧！我会带我的女儿去影院支持你！”
“还有，MPAA，数学家不会拍R级哦！”
(未完待续。)