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    光明日报 2013年02月24日 星期日

    第一书评

    数学中最美丽最重要的一瞥

    ——评《大宇之形》

    作者: 《光明日报》( 2013年02月24日 05版)
    《大宇之形》 [美]丘成桐 纳迪斯著 翁秉仁 赵学信译 湖南科学技术出版社

        拿起丘成桐和纳迪斯(Nadis)合作的《大宇之形》(The Shape of Inner Space),我被深深地吸引了。

     

        丘成桐因解决了数学中的卡拉比猜想而一举成名。他在数学、物理学以及这两个学科交叉处的诸多主题上,也曾作出深刻和具有高度原创性的工作。作为科学家的丘成桐与通俗科学作家纳迪斯的密切合作,令该书的大部分内容可以被受过教育的大众所理解,书中某些要求较高的内容还能激励读者去关注数学、物理学的理论前沿。像丘成桐这样,在数学和物理学的前沿领域皆有深刻见地的学者,本就不多,在这些学者中,像他这样愿意与大众分享自己的时间和知识的人,则是少之又少。在这本类似传记的著作中,读者既能了解丘成桐历经艰辛直至成功的历程,又能与他在数学和物理学的各个层面进行对话。

     

        本书覆盖了现代数学和物理学中很多重要的主题。在解释为何必须引入时空概念和额外的隐藏维度间之后,从最初的几何开始讲起,从希腊几何讲到黎曼几何,再到广义相对论。讲述的节奏很快,只用了几页的篇幅而已,其中还穿插了丘成桐的成长故事——那是一段由从无名小辈变为大师的成功故事。

     

        本书的第3章纵览几何分析的理论系统与主要应用,如正质量猜想的证明、四维流形的分类、庞开莱猜想的解决等,展示了丘成桐作为现代几何分析创始人之一在此领域的卓越贡献。接下来的两章,是有关卡拉比猜想及猜想的解决,作者带领大家回忆了丘成桐早期数学生涯,让我们领会到坚持与正确选择研究方向的重要性。在第6章的开头,作者解释了卡拉比猜想在数学上的很多意想不到的应用。丘成桐指出,在探索真理的过程中,付出的任何努力、甚至所谓的失败都不会白费。他带领大家进入弦论的世界。在某种意义上,发现卡拉比-丘流形和弦论的联系真是出人意料的幸运。书中清楚地地表达了这种兴奋之情。接下来,在讨论弦论在物理学和宇宙学中的应用的三章中,物理的概念和理论扑面而来,卡拉比-丘流形重要性的跌宕起伏充满悬念,让读者既喘不过气,又倍感鼓舞,还好奇下一步将发生什么。第11章则适宜地讨论了如果弦论是正确的,而卡拉比-丘流形被展开之后,宇宙将以什么样的方式终结。无论理论有多炫丽,在物理中想要被最终确认,都必须通过实验验证。

     

        最后的两章可以和其他章节分开来阅读。第13章题目为“数学·真·美”,很好地反映了本章的内容。为何数学能够如此有效地应用于自然科学中。是因为它的美么?美的定义是什么?如何去描述美,甚至是度量美?在缺乏可观测的事实下,如何运用数学去导引出真理的方向?本章用幽默且富有启发性的方式,讨论了这些问题。最后一章名为“几何的终结”。历史上,几何一直就与天文学、物理学密不可分。尽管弦论的出现,为统一量子理论和广义相对论的梦想提供了强有力的可能答案,但梦想似乎还是梦想。或许其中的一个原因是还没有找到适用或者正确的几何架构。人们自然要问,统一理论的正确几何架构究竟是什么?丘成桐坚信,或许传统几何将被替代,但赢得最后胜利的仍会是几何。

     

        数学家也是常人,他们有个人的情感,也需要爱的激情。在本书中我们也能读到,爱情和愉悦的婚姻在丘成桐数学生涯中起着重要的作用。在他称心和谐的婚后不久,卡拉比猜想就得到最终解决。本书也描写了丘成桐在解决卡拉比猜想过程中的心绪起伏。起初,他在一个大型的会议上宣告找到了卡拉比猜想的反例。在卡拉比用论据指出其中可能存在的问题之后,丘成桐度过了一个个不眠之夜。之后他改变了对这个问题的看法,下定决心证明它,并最终获得成功。

     

        读完本书,读者一定会对卡拉比-丘流形本身的重要性和其应用于数学和物理学的重要性印象深刻,从而想去进一步了解数学和物理学其他更多的主题。总的来说,这真是一个好故事,充满曲折和悬念,情节生动感人。尽管谈的是数学和物理,其中的人文灵光却闪耀全书。成功之后,固然会带来荣誉和财富,但是对真理追求的信念,才是有志之士在曲折、艰辛的科学道路奋力前行的真正动力。

     

        在某种意义上,本书也可以看成数学和物理学共同交互发展的历史。普林斯顿高等研究院(IAS)的著名数学家阿曼德·波莱尔(Armand Borel)曾评论说,丘成桐是普林斯顿高等研究院历史上第一个集数学家和物理学家于一身的学者。因此,丘成桐是最适合书写这段历史的人。

     

        (作者系美国密歇根大学教授、浙江大学光彪特聘教授 季理真)

     

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