在本週早些時候獲得麥克阿瑟基金會獎學金的 23 位傑出人士中，有數學家瑪麗亞·丘德諾夫斯基，她的丈夫是一位中提琴演奏家，以及絃樂器弓製造者貝諾瓦·羅蘭。儘管這兩位獲獎者在完全不同的領域工作，但他們因個人興趣而聯絡在一起，而且奇怪的是，還帶有一種科學藝術。數學家經常將他們的領域描述為藝術和科學，而弓的製造則涉及大量的實驗和工程。
瑪麗亞·丘德諾夫斯基：圖論家
丘德諾夫斯基七歲時，她夢想著在友好的天空中飛行。“在放棄了當一名空姐的計劃之後，”她說，“數學或多或少是下一個選擇。”多年後，在普林斯頓大學讀研究生時，她幫助解決了一個名為圖論的數學領域中長期存在的問題。她現在是哥倫比亞大學工業工程和運籌學系的教員。
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圖論領域處理的不是 x 軸和 y 軸上的資料圖，而是外行可能稱之為網路的圖。圖由節點或頂點以及節點之間的連線組成，用線條表示。例如，參加聚會的人可以是節點，如果他們彼此認識，則可以連線起來。在更大的範圍內，數學家使用圖論來研究諸如 Facebook 之類的社交網路。
丘德諾夫斯基研究的許多問題都與圖的著色有關。這意味著您使用不同的顏色來標記圖的節點，以便沒有兩個相連的節點可以共享相同的顏色。“您想避免衝突，”她說。例如，圖著色可以用於安排任務。每個任務都是一個節點，如果它們不能同時完成（例如，如果它們需要相同的工具），則節點是連線的。節點的著色對應於為任務分配時間的方式：每種顏色都是可以完成相應任務的時間間隔。然而，丘德諾夫斯基的工作是理論性的而不是應用性的。
她對該領域的第一個主要貢獻是作為證明“強完美圖猜想”的小組的一員。該猜想由數學家克勞德·貝爾熱於 1961 年提出，它指出兩種不同型別的圖，稱為貝爾熱圖和完美圖，實際上是相同的。換句話說，如果您確定一個圖是貝爾熱圖，您就知道它是完美的，反之亦然。他們的證明表明存在有限數量的貝爾熱圖型別，並且所有這些圖都是完美的。從數學上講，他們的理解比最初的猜想更強一些。丘德諾夫斯基還致力於尋找高效的演算法來確定圖是否是完美的。
丘德諾夫斯基說，當她做研究時，她對每個問題的方法都不同。一種常用的技術是找到一個小案例來進行嘗試，看看它是否可以為她提供有關更大問題的任何線索。她說，這項獎學金在五年內提供 50 萬美元，沒有任何附加條件，不會改變她所做研究的型別，但它讓她可以自由地解決以前看起來風險太大的問題。“現在我會嘗試它們。這項獎學金的最大優勢是，如果我為一個問題工作一年但失敗了，人們不會說，‘她不行’。”
從歷史上看，瑪麗亞並不是第一個獲得麥克阿瑟獎學金的名為丘德諾夫斯基的數學家。格里高利·V·丘德諾夫斯基，沒有關係，他在數論、數學物理和計算機科學領域工作，於 1981 年，即該獎學金設立的第一年入選。
貝諾瓦·羅蘭：弓製造者
貝諾瓦·羅蘭
圖片：由約翰·D·和凱瑟琳·T·麥克阿瑟基金會提供
羅蘭出生於巴黎，從四歲起開始跟隨他的音樂會鋼琴家祖母學習鋼琴，並在九歲時轉為小提琴。
從音樂學院畢業後，他再次轉變——這次是從演奏音樂到製作小提琴。“然後有一天，我看到了一把漂亮而精美的弓，”他說。“我立刻知道這是我想做的事情。”在學習了這門手藝後，他開始創新。大多數弓都是用一種名為巴西紅木的瀕危巴西木材製成的。就像樂器本身一樣，它們對於學生來說可能非常昂貴。1981 年，羅蘭開始研究高質量、價格實惠的碳纖維弓。
“這個想法是在我航海時產生的，”他說。他注意到帆船通常由玻璃纖維等複合材料製成。“有一天我想，‘好吧，我為什麼不嘗試用這些材料製作弓呢？’所以我捲起袖子開始研究它。”他徵求了工程師的幫助，最終得到了一種由碳纖維和玻璃纖維組成的複合材料（不同於用玻璃增強塑膠的玻璃纖維）。經過多次試執行和原型設計，“最後，我製造出了一把弓，它重現了 19 世紀最好的弓的最佳品質。”
羅蘭繼續創新。他製作了一把帶有螺旋形毛的弓，這意味著毛不是在整個長度上與棒平行，而是以部分螺旋形纏繞。為了實現這一點，弓尾（通常是烏木製的，弓的塊狀部分，手握住的地方）偏移了 15 度。羅蘭說，這把弓將透過允許更多的毛在演奏低音時接觸琴絃來提高演奏者的音質。該弓目前處於原型階段，他說它應該在未來幾個月內上市。
羅蘭懷著敬畏的心情談論弓：“弓的行為必須像人體的肌肉一樣。這把弓是將音樂家的情感、個性和音樂性與樂器聯絡起來的紐帶。透過弓，所有這些感受都必須被傳達出來，”他說。“兩把弓之間可能存在一個世界。這些物體的精妙之處令人難以置信。當然，我的目標是讓弓最終被音樂家手中的遺忘。這樣，音樂家就可以自由地演奏，並走到世界的盡頭。”
羅蘭對其他幾項創新有想法，並表示該贈款將有助於設計、建立和測試他的發明的勞動密集型過程。“如今，藉助手頭的科學手段，我們可以解釋很多事情——當然，不是全部。我們無法解釋感覺、演奏風格。” 羅蘭測量他所能測量的東西，並嘗試新的設計，以科學家的身份和工匠的身份對待他的工藝。
其他麥克阿瑟獎得主包括：研究無脊椎動物中的氣味檢測以瞭解和預防昆蟲和線蟲傳播疾病的艾莉莎·哈勒姆；設計和最佳化演算法的理論計算機科學家丹尼爾·斯皮爾曼；薩基斯·馬茲曼尼安，他關於微生物和人類細胞之間相互作用的研究可能有助於解釋和治療自身免疫性疾病；以及研究墨西哥灣“死亡區”的南希·拉貝萊斯。大眾科學祝賀他們和今年所有其他獲獎者獲得這一殊榮。