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第14章 数学家的多彩生活数学战略家谷超豪传(1)

一、诗歌——生活的调味剂

诗歌浪漫,数学严谨;诗歌要求思想自由驰骋,天马行空,数学要求一丝不苟,谨慎细心。看似很不搭调,实则是对人生的平衡。回过头去看,许多大师级的数学家都是文理兼通,在社会人文学科领域也具备很高的素养。

解析几何的创始人笛卡尔对诗歌情有独钟,认为“诗是激情和想象力的产物”,诗人靠想象力让知识的种子迸发火花。为马克思所敬仰的德国数学家莱布尼兹从小对诗歌和历史怀有浓厚的兴趣,他充分利用家中的藏书,博古通今,为后来在哲学、数学等一系列学科取得开创性成果打下坚实的基础。德国的数学王子高斯在哥廷根大学就读期间,最喜好的两门学科是数学和语言,并终身保持对它们的爱好。在他大学一年级从图书馆所借阅的25本书中,人文学科类就占了20本。正当做数学家还是语言学家的念头在脑中徘徊时,19岁的高斯成功地解决了正17边形的尺规作图问题,从而坚定了从事数学研究的信念。继高斯之后的法国伟大数学家柯西从小喜爱数学,当一个念头闪过脑海时,他常会中断其他事,在本上算数画图。他的数学天赋被数学家拉普拉斯和拉格朗日所发现。据说,拉格朗日曾预言柯西将成为了不起的大数学家,并告诫其父不要让孩子过早接触数学,以免误入歧途,成为“不知道怎样使用自己语言”的大数学家。庆幸的是,柯西的小学是在家里上的,在他父亲的循循善诱下,系统学习了古典语言、历史、诗歌等。而且,具有传奇色彩的是,柯西政治流亡国外时,曾在意大利的一所大学里讲授过文学诗词课,并有《论诗词创作法》一书问世,柯西的文学功底由此可见一斑。美籍匈牙利数学家波利亚年轻时对文学特别感兴趣,尤其喜欢德国大诗人海涅的作品,并以与海涅同日出生而骄傲,曾因把其作品译成匈牙利文而获奖。1921年,来中国讲学的英国数学家罗素也是当时著名的哲学家、数理逻辑学家,著名的“理发师悖论”的发现者。但他也是一个文学家,有多部小说集出版发行。而且,令许多专业作家大跌眼镜的是,非科班出身的他于1950年获得了诺贝尔文学奖。

数学战略家谷超豪传第五章数学家的多彩生活我国的数学家中也不乏擅长文学的。比如,华罗庚能诗善文,他所写的科普文章《统筹的方法》通俗易懂,被选入了小学生语文课本。苏步青自幼热爱旧体诗词,读过许多文史书籍。他把诗词作为自己的业余爱好,靠它来调剂生活。许宝棕自幼即习古典文学,10岁后学作古文,文章言简意丰,功底非同寻常。李国平不仅是中国的“复分析”奠基人之一,也是一位优秀的诗人,其诗集《李国平诗选》1990年由武汉大学出版社出版发行,序言则是苏步青的一首颂诗:“名扬四海句清新,文字纵横如有神。气吞长虹连广宇,力挥彩笔净凡尘。东西南北径行遍,春夏秋冬入梦频。拙我生平偏爱咏,输君珠玉得安贫。”被传为数坛佳话。

谷超豪也爱好诗歌,不过,这爱好也没有离开数学,他认为数学和诗词是相通的。诗歌是用简明的语言表达丰富和深刻的内容,而数学也是如此,像几何学就是用线、点、相交性等简单的概念,建立起很完善、复杂的理论体系。学好数理不应仅仅是终日和数字、公式、公理、定理等打交道,文学和写作一方面能够丰富生活,另一方面也有益于数理思维的发展。

1986年,他在从庐山去舟山的船上,写了《乘船去舟山讲学》一诗:昨辞匡庐今蓬莱,浪拍船舷夜不眠。

曲面全凸形难变,线素双曲群可迁。

晴空灿烂霞掩日,碧海苍茫水映天。

人生几何学几何,不学庄生殆无边。其中,诗歌的第二联讲的是微分几何的两个著名定理,谷超豪巧妙地将诗歌表情达意的功效与数学结合起来,内容丰富,情趣诙谐,既展现了舟山的美丽景色,又包含了讲学的内容,还抒发了自己终生学习的抱负。

1991年,谷超豪回到母校,为温州中学90周年校庆作了一首诗:人言数无味,我道味无穷。

良师多启发,珍本富精蕴。

解题岂一法,寻思求百通。

幸得桑梓教,终生为动容。诗中既有对数学的痴痴追求,还有对母校的感恩。

法国数学家亨利·庞加莱对数学和诗歌的关系作了这样的阐发:“数学家是用一个名称替代不同的事物,而诗人则是用不同的名称意指同一件事物。”

数学家和诗人都是作为先知先觉的预言家存在于我们这个世界上的,诗人由于天性孤傲被认为狂妄自大,数学家则由于超凡脱俗被敬而远之。因此,在文学艺术团体里,诗人往往受制于小说家,正如在科学技术协会里,物理学家往往领导数学家一样。但这只是表面现象。

“我做不了诗人,”晚年的威廉·福克纳彬彬有礼地承认,“或许每一位长篇小说家最初都想写诗,发觉自己写不来,就尝试写短篇小说,这是除诗以外要求最高的艺术形式。再写不成的话,只有写长篇小说了。”相对而言,物理学家并不那么谦虚。但无论如何,对每一个物理学家来说,物理认识的增长总是受到数学直觉和经验观察的双重指导。物理学家的艺术就是选择他的材料并用来为认识自然规划一幅蓝图,在这个过程中,数学直觉是不可或缺的。一个不争的事实是,数学家改行搞物理学、计算机或经济学,就像诗人转而写小说一样相对容易。

蔡天新著:《难以企及的人物》,广西师范大学出版社,2009.5

我们不想说,就因为他们的性质有些相似,就断言诗人和数学家是一样的,但我们更不能因此而认为他们水火不容,这听起来有点拗口,但诗人和数学家又何尝不是让人匪夷所思呢?!

在一本《希腊诗文选》中,我们看到了古代代数之父丢番图的墓志铭:此地安葬着丢番图,

这位传奇人物是多么令人惊讶!

墓志铭忠实地记录了他所经历的人生道路,

他生命的六分之一是神所赐福的童年;

再经过十二分之一,他蓄起细细的胡须;

又过了人生的七分之一,步入了婚礼的殿堂;

婚后五年,他们有了爱情的结晶;

可怜的孩子生命短暂,寿命只有父亲的一半;

悲伤只有用数论的研究去弥补,

老人在苦闷中生活了四年,

终于走完了他的红尘旅途。在这篇墓志铭中,我们看到数学和诗歌完美地融合在了一起。

数学和诗歌都是想象的产物。这点用在诗歌上没人质疑,但放到数学上,很多人就会反对了。数学追求严谨,追求理性,怎么可以凭空想象呢?当“数学王子”高斯解决了一个困扰他多年的问题高斯和符号之后,他写信给友人说:“最后只是几天之前,成功了(我想说,不是由于我苦苦地探索,而是由于上帝的恩惠),就像闪电轰击的一刹那,这个迷解开了;我以前的知识,我最后一次尝试的方法以及成功的原因,这三者究竟是如何联系起来的,我自己也未能理出头绪来。”无独有偶,当歌德听到耶路撒冷自杀的消息时,仿佛突然见到一道光在眼前闪过,他立即就想好了《少年维特之烦恼》一书的纲要。在这本经典之作问世后很久,他回忆道:“这部小册子好像是在无意识中写成的。”可见,诗人的狂热和数学家的狂热是一样的。

数学和诗歌都是长话短说的领域。诗歌在简练方面让小说和散文等文学样式难以企及,殊不知,数学的语言也是如此,英国作家J·K·杰罗姆举例说:

“当一个12世纪的小伙子坠入情网时,他不会后退三步,看着心爱的姑娘的眼睛,他说她是世界上最漂亮的人儿。如果他在外面碰上一个人,并且打破了他的脑袋——我指的是另一个人的脑袋——那就证明了他的——前面那个小伙子的——姑娘是个漂亮的姑娘。如果是另外一个人打破了他的脑袋——不是他自己的,你知道,而是另外那个人的——对后面那个小伙子来说的另外一个——那就说明了……”

这段话很绕口,很难让人明白作家想要传达的信息,但我们如果用数学方法来表达,情况就完全改变了——

“如果A打破了B的脑袋,那么A的姑娘是个漂亮的姑娘。但如果B打破了A的脑袋,那么A的姑娘就不是个漂亮的姑娘,而B的姑娘就是个漂亮的姑娘。”言简意赅,一望便知其意。

再以数学家狄利克雷为例,他在第一个孩子出生时写信给岳父报喜讯,信上只写了一个式子:“2+1=3。”于是,我们不得不佩服数学家的简练。

数学和诗歌都在预言将来。弗洛伊德说:“诗人在心灵的认知方面是我们的大师。”而这句话也被超现实主义的布勒东奉为圭臬。德国浪漫主义诗人诺瓦里斯声称:“诗歌的意义和预言十分相似,一般来说,和先知的直觉差不多。诗人——预言家通过有魔力的词句和形象使人得以触及一个陌生而神奇的世界的奥秘。”说罢诗人,我们来看数学家——伽罗华群和哈密尔顿四元数的理论在建立一个多世纪以后才开始应用于量子力学;非欧几何学被用来描述引力场、复分析在电气动力学中的应用也有类似的情况;而圆锥曲线自被发现两千多年来,一直被认为不过是富于思辨的头脑中的无利可图的娱乐,可是最终它却在现代天文学、仿射运动理论和万有引力定律中发挥了作用。

回过头去看历史,正是数学家和诗人的预言式的生命活动,使我们看到了古希腊最重要的两部学术著作——欧几里德的《原本》和亚里士多德的《诗学》,他们不但诞生在同一时代,而且都建立在对三维空间模仿的基础上,只不过前者是抽象的模仿,而后者是形象的模仿。到了二十世纪三四十年代,当一群才华横溢的诗人、画家聚集巴黎,发动一场载歌载舞的超现实主义革命时,这个世界的另一些聪明绝顶的头脑正各自为营,致力于发展新兴的数学分支——拓扑学。而拓扑学家经常引用的例子竟然是美国诗人朗费罗的长篇叙事诗《海华杀之歌》作于1855年,德沃夏克的《自新大陆交响曲》就是受其影响而写成的。中的一段,那是讲做皮手套的印第安人的:他把晒暖的一侧弄到里面,把里面的皮翻到外面;把冷冰冰的一侧翻到外面,把晒暖的一侧弄到里面……把手套翻进翻出的过程其实就是拓扑运动,而“拓扑”一词最早是以德文的形式出现在1847年高斯的一个学生的作品里面的。真不知道是诗歌孕育出了拓扑还是拓扑引导了诗歌。

数学和诗歌都在某些程度上被误解了。这和它们本身的颇具争议性有很大的关系。一方面,歌德曾打趣道:“数学家就像法国人一样,无论你说什么,他们都能把它翻译成自己的语言,并且立刻成为全新的东西。”马克思曾说:“一门科学只有当它达到了能够运用数学时,才算真正发展了。”和数学的至高无上相对应,诗歌成了一切艺术的共同要素,于是,莫扎特被称为“音乐家诗人”,而肖邦则是“钢琴诗人”。不难想象,在一篇科学论文中出现一个优美的数学公式和在一篇文章中摘录几行漂亮的诗歌,是多么的相得益彰。但如果把数学和诗歌想象成没有烦恼的“伊甸园”,这可就大错特错了。相当一部分人认为数学家喜欢沉湎于毫无意义的臆测,或者是笨拙和无用的空想家,如圣奥古斯丁一面攻击荷马的虚构败坏人心,“把人间的罪行移到了神的身上”,“我们不得不踏着诗的虚构的足迹走入迷途”,一面又叫嚷道:“好的基督教徒应该提防数学家和那些空头许诺的人,这样的危险业已存在,数学家们已经与魔鬼签订了协约,要使精神进入黑暗,把人投入地狱。”古罗马法官则裁决“对于作恶者、数学家诸如此类的人,禁止他们学习几何技艺和参加当众运算数学这样可恶的学问。”

谈到写诗的心得,谷超豪说:“我其实没有受过正规旧体诗训练,而且温州方言、上海话和普通话常常混杂在一起,所以老也掌握不好平仄。”他写诗只是为了尽兴,因为诗歌的三言两语中却有万般的情意。斯人雅兴殊堪羡,盈尺珠玑迤逦开。

凸凹婆娑飘飘舞,谁能解得方程来。这是谷超豪用诗歌描画的两个数学问题,至今无人能解。数学的枯燥突然变得温婉,变得柔和。上得山丘好,欢乐含苦辛。

请勿歌仰止,雄风正相迎。这是谷超豪2002年获得上海市科技功臣奖后发表的感言。前进的道路是没有止境的,攀登的山峰是没有顶点的。活到老,学到老,这是谷先生对自己的勉励,也是对所有学子的劝诫。成汽邀太空,积雪踞高峰。

一泻惊江海,化雨随东风。谷超豪老年拍手照片这是谷超豪在80岁时所写,是对观莱茵大瀑布的写实描述。实际上,谷超豪人生不同阶段的理想都蕴藏在里面了。年轻的时候,渴望自己飞得高远;年岁渐长,希望厚积而薄发。中年的理想是事业有成、在国内外数学界有影响;如今80岁了,希望自己为东方文化和数学事业再尽微薄之力。

“数苑从来思不停,穿云驰车亦有成。”这是他接任中国科技大学校长后,校务繁忙之际仍坚持数学研究的自我写照。

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