天才的啟迪:一位數學家如何找到自己的道路

數學家肯·小野認為,數學奇才斯里尼瓦薩·拉馬努金——兩次大學輟學生——的故事,對於我們如何發現和獎勵隱藏的天才具有寶貴的啟示

數學家肯·小野在他的亞特蘭大埃默裡大學辦公室裡。

來自《量子雜誌》 (在此處查詢原始故事)。

在人生的前27年裡,數學家肯·小野是一個一團糟的人,一個讓人失望的人,一個失敗者。至少,他是這樣看待自己的。作為第一代日本移民到美國的最年幼的兒子,小野在巨大的學業壓力下長大。他的父母設定了一個異常高的標準。小野的父親是一位傑出的數學家,他接受了羅伯特·奧本海默的邀請,加入了位於新澤西州普林斯頓的高等研究院,他期望兒子能追隨他的腳步。與此同時,小野的母親是一位典型的“虎媽”,她不鼓勵任何與穩定積累學術資歷無關的興趣。

這種知識的熔爐產生了預期的結果——小野學習了數學,並開啟了有前途的學術生涯——但付出了巨大的情感代價。十幾歲時,小野變得如此渴望逃離父母的期望,以至於他高中輟學。後來他被芝加哥大學錄取,但對學業漠不關心,更喜歡和他的兄弟會兄弟們一起聚會。他最終發現了對數學的真正熱情,成為了一名教授,並組建了家庭,但對失敗的恐懼仍然沉重地壓在小野身上,以至於他在參加一次學術會議時試圖自殺。只有在他自己加入了高等研究院之後,小野才開始與自己的成長經歷和解。


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在這一切過程中,小野從斯里尼瓦薩·拉馬努金的故事中找到了靈感,他是一位數學天才,19世紀末出生於殖民地時期的印度貧困家庭。拉馬努金接受的正式教育很少,但他仍然產生了數千個獨立的數學成果,其中一些成果——如拉馬努金θ函式,已在弦理論中得到應用——至今仍在深入研究。但儘管他天賦異稟,拉馬努金的成就並非輕易得來。他努力獲得西方數學家的認可,並在32歲因病去世前兩次從大學輟學。

雖然現在48歲的小野並沒有在能力上將自己與拉馬努金相提並論,但他職業生涯的部分建立在拉馬努金的見解之上。2014年,小野和他的合作者邁克爾·格里芬奧萊·瓦納爾在代數數論中發表了一項突破性成果,推廣了拉馬努金自己的成果之一。小野的工作基於一對稱為羅傑斯-拉馬努金恆等式的方程,可以用來輕鬆生成代數數(例如phi,更廣為人知的名稱是“黃金比例”)。

最近,小野擔任了《知無涯者》的副製片人和數學顧問,這是一部最近上映的關於拉馬努金生平的電影。他的新回憶錄,《我尋找拉馬努金:我如何學會計數》(與阿米爾·D·阿克澤爾合著),將拉馬努金的生活與小野自己曲折的數學和情感實現之路聯絡起來。“我寫這本書是為了展示我的弱點,展示我的掙扎,”小野說。“在事業上取得成功的人,並非從一開始就一帆風順。”

就像拉馬努金一樣,他受益於英國數學家G.H.哈代的多年指導,小野將自己的成功歸功於與幫助他才能蓬勃發展的老師們的偶然相遇。他現在花費大量時間在埃默裡大學指導自己的學生。小野還幫助啟動了拉馬努金數學天賦倡議,這項計劃“致力於在世界各地尋找未被發現的數學家,並將他們與該領域的晉升機會相匹配。”

《量子雜誌》與小野談論了他作為數學家和導師的成長之路,以及拉馬努金鼓舞人心的創造力。以下是經過編輯和壓縮的採訪版本。

《量子雜誌》:拉馬努金做數學的方法有什麼特別之處?
肯·小野:首先,他真的是一位詩人,而不是一位問題解決者。大多數專業數學家,無論他們是在學術界還是工業界,都有他們旨在解決的問題。有人想證明黎曼猜想,並著手去做。這就是我們認為科學應該發展的方式,事實上幾乎每一位科學家都應該以這種方式工作,因為實際上科學是透過成千上萬個人的工作,緩慢地積累知識體系而發展的。但是你在拉馬努金的原始筆記本中發現的只是一條又一條的公式,而且不清楚他的想法將走向何方。他是一位可以鋪設重要理論開端之路的人,但他並不確定未來的數學家為什麼會在意這些理論。

他被認為編纂了數千個恆等式——也就是說,無論變數取什麼值都成立的方程。這為什麼重要?
他的筆記本中的絕大多數內容確實可以稱之為恆等式。將連分數與其他函式相關的恆等式,積分表示式,超幾何函式表示式,以及我們稱之為q級數的物件的表示式。

但這將是對他的筆記本的字面解釋。在我看來,這就像拿起朱莉婭·查爾德的食譜,閱讀菜譜,然後說它是關於將化合物組裝成更復雜的東西。嚴格來說,這是真的,但你會錯過美味的食譜對我們如此重要的原因。

拉馬努金的工作來自天馬行空的想象。如果有人要求他解釋他為什麼做他的工作,他可能會說他記錄了他認為美麗的公式,它們很美,因為它們揭示了一些意想不到的現象。它們對我們今天很重要,因為拉馬努金一次又一次識別出的這些特殊現象,最終成為了20世紀和21世紀大型數學理論的原型。


舉個例子。在拉馬努金髮表的手稿之一中,他記錄了許多看起來很基本的同餘式。在1960年代,菲爾茲獎得主讓-皮埃爾·塞爾重新審視了其中的一些結果,並在其中發現了他命名為伽羅瓦表示理論的理論的蹤跡。伽羅瓦表示理論是安德魯·懷爾斯在1990年代用來證明費馬最後定理的語言。

沒有“拉馬努金理論”,但他預見了對所有這些更現代的作品都很重要的數學結構。他比他的時代早了80年。

你是如何進行自己的數學工作的——更像是一位藝術家,像拉馬努金那樣,還是以解決具體問題為目標,像一位科學家那樣?
我絕對更像是一位科學家。科學的進展速度比我在1990年代初開始職業生涯時快得多,我必須經常停下來欣賞其中的美,並儘量不要過於沉迷於科學專業化的一面。獲得資助,發表論文,以及所有這些——我必須承認,我不喜歡它。

是什麼促使你將自己的故事與他的故事並列?
嗯,我差點就沒寫。有很多非常私人的事情,我以前從未告訴過任何人。直到我開始寫這本書,我才作為一個父親,成熟到可以嘗試理解我的父母以他們的方式撫養我們長大的環境。作為埃默裡大學的教授,我看到所有這些孩子都承受著巨大的壓力——很少有人能理解壓力的來源。這麼多才華橫溢的孩子只是在走過場,根本不熱愛他們的學業,這太糟糕了。我也曾是那樣。我曾放棄過努力達到父母期望的念頭,但不知何故,因為拉馬努金是我的守護天使,事情進展得很順利。當你只是告訴人們你有多麼艱難時,你會成為一名更好的老師。

這本書和你的故事不符合典型的“偉大的科學人物”敘事。
我認為你會發現這種情況比人們願意承認的要普遍得多。我在20歲出頭才發現自己對數學的熱情——那時[我的博士生導師巴茲爾]戈登在我認為任何事物都不美的時候,引導我走上了數學之路。我以為一切都與考試成績、分數和努力盡可能做好無關。大學裡到處都是這樣想的孩子。你如何打敗系統,對吧?我沒有打敗系統。系統正在打敗我,戈登扭轉了我的局面。當我告訴人們這個故事時,我發現我真的並不孤單。

這就是我在拉馬努金身上看到的。他是一位兩次大學輟學生,我的父親把他當作英雄來仰望——這在我16歲時毫無意義,因為我被告知我必須成為一個神童。我應該在夏天坐在我父親旁邊做幾何題,而他做他的研究。我甚至真的不允許出去玩,然後我的父親突然告訴我關於拉馬努金的事——這真是石破天驚。

如果你對傳統上“藝術性”的東西感興趣,比如音樂,這種痛苦的成功之路似乎不會那麼令人驚訝。為什麼聽到一位數學家有同樣的掙扎會讓我們感到驚訝?
無論出於何種原因,我們生活在一種文化中,我們認為我們最優秀的科學家和最優秀的數學家的能力在某種程度上是上帝賜予的。要麼你擁有這種天賦,要麼你沒有,這與幫助、努力工作、運氣無關。我認為這部分原因在於,當我們試圖向公眾談論數學時,很多人會立即回應說:“嗯,我數學一直不好。所以我不應該真正理解它或認同它。”我可能從我父親那裡遺傳了一些數學天賦,但這絕不是足夠的。你必須對一個學科充滿熱情。

與此同時,我想讓大家知道,失敗是完全可以的。事實上,你會從錯誤中學習。我們很早就瞭解到,如果你想擅長拉小提琴,你必須練習。如果你想擅長運動,你必須練習。但是出於某種瘋狂的原因,我們的文化假設如果你擅長數學,你就是天生如此,僅此而已。但是你可以在很多不同的方面擅長數學。我沒有透過我的[研究生院]代數資格考試!這並不意味著我最終不能成為一名成功的數學家。但是當我告訴人們我在這方面失敗時,沒有人相信我。

但是拉馬努金似乎就是那樣:一位憑空出現的獨特天才。這與普通人的生活有什麼關係?
你認為沒有人可以像拉馬努金那樣?嗯,我不同意。我認為我們可以透過尋找數學才能來搜尋世界,只是不要使用通常的衡量標準。我希望老師和家長們認識到,當你確實看到不尋常的才能時,不要要求這些人有特定的考試成績,讓我們找到一種方法來幫助培養他們。因為我認為人類需要它。我認為這些是我們從拉馬努金身上學到的教訓。

你正在領導拉馬努金數學天賦倡議。這種精神是什麼?我們如何識別它?
首先,這個想法是,才能通常在最嚴酷和最沒有希望的環境中被發現。導師、教師和家長的責任首先是識別這種才能,這並不總是容易做到,然後提供培養這種才能的機會。

沒有年齡限制,我不希望這是一個因為高考試分數而獲得認可的競賽。我毫不費力就能找到數學SAT考800分的人。這很容易。這些人不需要被識別。他們已經自我識別了。我正在尋找創造力。

話雖如此,拉馬努金的精神並不要求找到下一個拉馬努金。如果我們能做到這一點,我們將非常幸運,但如果我們為世界上30位有才華的人提供機會,他們目前在知識荒漠中工作,或者受到缺乏彈性的教育系統的限制,他們無法蓬勃發展——或者如果我們能為某人提供與一位可以成為他們的G.H.哈代的科學家一起工作的機會——那麼這項倡議將是成功的。

你是否希望自己被以不同的方式培養?你怨恨你的父母嗎?
我愛我的父母。去年夏天我們花了幾個月的時間討論這本書的草稿。他們一開始對我非常不滿,因為他們很難看完前30頁,但現在他們接受了它。一位評論家實際上將這本書視為一封寫給我父母和導師的情書,因為他們教會了我我需要的技能。

如果你從未加入高等研究院,你是否仍然會努力調和自己的道路與父母的期望?
我想,如果我沒有到達那裡,我今天仍然會在尋找那種認可。

我的父母都會告訴你,你只能活一次,所以你最好在你選擇的任何事情上做到最好。我並不一定同意這一點,因為如果每個人都以這種方式生活,世界上除了許多不快樂的人之外什麼都沒有。但這就是他們撫養我們的方式。他們教會了我競爭。他們教會了我不要錯誤地相信我做得很好,而實際上我並沒有。他們教會了我標準,這些標準很重要。但的確,如果我沒有機會在研究院工作,我不確定我是否能夠寫這本書。我可能仍然在與這些事情作鬥爭。

經 《量子雜誌》許可轉載,該雜誌是 西蒙斯基金會的編輯獨立出版物

 其使命是透過報道數學以及物理和生命科學的研究進展和趨勢來增強公眾對科學的理解。

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