1+1=2 是神圣的语言,代表着世界上放之四海而皆准的真理。
——乔纳森·戈兰(加州大学伯克莱分校数学博士,以色列海法大学(Haifa University)教授)
人类靠数字寻访外星人
“啊,你带了这么多行李!”乔纳森·戈兰第一次见面就对记者喊,“这可不是数学家的风格,数学家只把很多行李放在脑子里!”
“你来采访数学家大会,这可真是件好事。怎么样,这些数学家真实吗?是不是有很多人看起来像生活在云彩里?”戈兰笑着问。他是以色列著名的抽象数学家,一边教书一边搞科研,在执教的30年中已经出版了22本书。
戈兰认为数学最大的美在于它的“普遍真理性”。他说,每种文化都有自己关于创造的故事,有属于自己的音乐、自己的文学、自己的酒。在不同的文化中,造物主可以是鸡、可以是狗,也可以是男神或女神;在不同的文化中,音乐和文学有不同的风格,酒有不同的滋味;但只有数学是全人类真正共通的语言。只要人居住的地方,“1+1=2”都不会错。
“如果真有外星人的话,他们最先接到的人类发送的信息一定是数学。”戈兰肯定地说。现在人类寻找外星人的方式是靠发送一系列的数字:1、4、9、16、25……只要有一些数学常识,外星人一定会明白这些数都是自然数的平方,而不是无规律的乱码。他们进而便能猜测出来有生物想和他们对话。
乔纳森·戈兰坦言自己的研究“和应用毫无关系而且也不关心应用”。他认为研究是应用的基础,应用之“渠”只是研究之“水”先到的结果。自己的成果能被应用到实践中当然是好事,但如果不能的话,也没有必要感到挫折。
但戈兰常常为不能向别人很好地解释数学的美丽而觉得难过。
“我经常问自己,为什么要研究抽象数学呢?你花了一辈子证明出一两个问题,发现了数字之间新的美妙关系,但全世界只有六个人明白,两个人关心。你到底图什么呢?”他把手放在了自己的胸口上。
“答案只能是你想知道。你感觉到那种永恒的、也许在上帝存在以前就已经存在的美,你想明明白白地知道。”戈兰的眼睛有些湿润了。
数学不仅仅是数字,它更是艺术。在没有被表达出来之前,大多数数学观念不是建立在逻辑的基础上的,而是直觉与美。
—— 阿尔非诺·劳达尔(挪威奥斯陆大学(Oslo University)数学教授,“ABEL”数学奖发起人之一)
毕加索与爱因斯坦“同源”
“我恨数学”,“我的数学一点也不好”,这些话在日常生活中我们可以经常听到并且习以为常。但阿尔非诺教授对这样的
表达一直感到不可理解。
“我真的不明白数学不好有什么值得骄傲的。如果人们的文学或者音乐不好,他们是不会用骄傲的口吻传播这个消息的,反而会当作秘密掩盖起来。”阿尔非诺教授对记者说。在奥斯陆大学数学系,66岁的阿尔非诺是公认的博学多识者。他不仅在数学上成就突出,对音乐、美术等领域都有独到的见解。
阿尔非诺觉得,当人们表达对数学的“恨”时,他们其实想说的是自己无能为力或“非物质主义”。这可能与他们在学校里的经验有部分关系。班级里最优秀的学生一般都是数学最好的,让一些人感到望尘莫及,所以他们就决定把数学“Push out of their lives(推出生活之外)”。
阿尔非诺认为,“自由首先意味着理解。”如果人们多学习一些数学知识,他们会对自己的生活有更好的把握。他们可以轻易制定出更合理的家庭财务规划,可以更明白股市的波动和GDP及工业指数等关系。当他们仰望星空时,也会看到星星、月亮与太阳运行轨道之间的关系。
“数学不仅仅是数字,它更是艺术。”这位有着一双温和褐色眼睛的挪威人说,还兴致勃勃地给记者讲了一则“爱因斯坦与毕加索”的故事。
1905年,还是专利局审察员的爱因斯坦发表了自己的狭义相对论,并于1916年发表了广义相对论。而毕加索在1907年完成了油画《亚威农的少女》,这幅油画正式宣告了“立体主义”(Cubism)的诞生。一个在巴黎研究绘画,一个在苏黎士研究相对论,这两个人看起来毫无关系。
但近来的研究成果揭示出了他们之间的“同源”关系。早在1902年,爱因斯坦所在的小组和毕加索所在的小组同时阅读了一本重要的书,并受到了很大影响。这本书便是法国数学家亨利·庞加莱的《科学与猜想》。
《科学与猜想》一书的意旨在于阐述几何语言与物理运动之间的关系。这本书启发了爱因斯坦对四维空间的研究;它也在毕加索心里撒下了种子,使他在以后致力于在图画中引进作为第四维的时间,在单幅画中描绘整个运动过程。
“其实,在大多数的数学观念被表达出来以前,它们不是建立在逻辑的基础上的,而是直觉与美。”阿尔非诺由衷地说。即使是对那些最“艺术”的人,如果没有数学,我们也许并不只与爱因斯坦无缘,还可能根本不会拥有毕加索。
*钱定平,作家、前德国科布伦茨大学和奥地利萨尔茨堡大学电脑科学与语言学教授。
本文经授权转载自《科学时报》(现《中国科学报》)。